EQUIPOS DE DETECCIÓN Introducción Los equipos detectores de gases han sido usado ampliamente a nivel industrial en el marco de la Higiene Industrial, que busca evitar las enfermedades profesionales de los trabajadores, que están habitualmente sometidos a niveles determinados de contaminantes. Muchos de estos instrumentos buscan asegurar mediante mediciones constantes, que los niveles aceptables de contaminación ambiental no sean superados. Las unidades de respuesta Hazmat, empezaron también hace tiempo a adquirir algunos de estos equipos, que pese a que generalmente no son los más sofisticados, tienen como factor común su alto precio. Es importante que cada operador domine el uso de estos aparatos, no sólo para obtener el máximo rendimiento de su tan elevado costo, sino que fundamentalmente para evitar que errores en la lectura o interpretación de sus datos, puedan llevar a ejecutar procedimientos equivocados. Objetivos Al Final del ramo el alumno podrá: Entender la información entregada por un detector de gases y un papel PH dominando su correcto uso y conociendo sus limitaciones y cuidados. Entender conceptos como LEL y UEL Saber interpretar y comunicar los datos obtenidos Temas Específicos Definiciones Lectura de datos y uso correcto de Equipos y Materiales de Detección Definiciones Para poder explicar de mejor forma la operación de estos equipos, deberemos manejar una nomenclatura básica. Detección Será aquel proceso que permita medir la existencia de un determinado producto en el medio ambiente. Es una medida que a nivel instrumental, permite asegurar la presencia de estos materiales y en muchos casos, podemos obtener además su nivel exacto de concentración. Recordemos que hay 3 palabras claves en la actividad Hazmat. Reconocer (tanques, humos extraños, víctimas en condiciones anormales), Identificar (a través de placas, rombos, letreros) y Detectar ( con el uso de instrumental especializado) A diferencia de las dos primeras, la actividad de detección, sólo puede ser efectuada por expertos que cuenten con el instrumental y conocimientos necesarios. 1
Monitorear Parte con la aplicación de técnicas de detección, pero agregando el factor estadístico. Mediante diferentes muestras en lugares y momentos distintos, se logra proyectar una visión global del lugar, que permite analizar y proyectar los efectos y desplazamientos del contaminante. Algunos detectores permiten almacenar en sus memorias a intervalos de tiempo predefinidos, los resultados de las diferentes muestras obtenidas a lo largo de un circuito determinado. Es decir mientras el operador va caminando, el equipo va tomando muestras y memorizándolas, de tal forma que al finalizar la actividad, se puede conectar la unidad con un computador que analiza y grafica los resultados. De esa forma se obtiene una clara visión del escenario, que permite fijar las zonas de riesgo con mayor objetividad. Detector de Oxígeno Existen detectores de gas que permiten medir el porcentaje de oxígeno que existe en el aire. Conocer esta información es de vital importancia, puesto que por una parte la deficiencia de éste puede provocar rápidamente la muerte por asfixia y por otro lado, el exceso de éste puede hacer variar notablemente el rango de explosividad de un elemento. La cantidad normal de oxigeno es de un 20.9% del porcentaje total del volumen de aire. Cabe destacar que cuando disminuye el porcentaje de oxígeno, existen altas probabilidades que hubiese sido desplazado por otro gas, que perfectamente podría ser tóxico. Por ello una lectura anormal en un incidente, nos debe hacer sospechar inmediatamente, puesto que tal vez los otros sensores del equipo no sean capaces de reaccionar frente al producto que está presente, pero la baja en el nivel de oxígeno me asegura que algo hay en el lugar y mientras no determine lo que es, se deberán tomar todas las medidas de precaución. Detector de Gases Son aquellos equipos que pueden detectar la existencia e incluso medir la concentración de determinados gases en el ambiente. Existen equipos que sólo alertan a través de una señal audible y visible, una concentración mayor o menor de un producto. Generalmente se usan para ubicar escapes de gas como los usados en sistemas de refrigeración o por empresas de instalación de redes y servicios de gas butano/propano o metano. Ellos no indican el valor exacto a través de una unidad de medida, pero si permiten muchas veces regular su sensibilidad, lo que facilita la ubicación del punto exacto dentro de un ambiente donde la concentración es mayor. Otros equipos más sofisticados y costosos, me permiten medir uno o varios gases en forma simultanea. Estos equipos sí entregan la concentración del producto y pueden ser programados para que alerten niveles de concentración predeterminados. Ocupan sensores que permiten medir cada uno de ellos productos bastante específicos, por lo que pese a su costo, no pueden controlar la gama de posibilidades con que se pueden encontrar los operadores en un incidente. Por ello es importante que las diferentes unidades Hazmat, complementen y varíen los sensores entre ellas, de tal forma de aumentar el abanico de posibilidades. 2
Rango de Explosividad, LEL, UEL Los gases inflamables y combustibles tienen un rango en que pueden tornarse explosivos. Cada producto está asociado a su propio rango medido a nivel del mar. Sólo dentro de estos márgenes, el producto presentará físicamente la posibilidad de explotar o inflamarse. El límite menor dentro de dicho rango es llamado Límite Inferior de Explosividad (LEL), mientras que en el otro extremo encontraremos el Límite Superior de Explosividad (UEL). Para explicar este concepto, imaginemos que estamos en una habitación con un tanque de bencina y un detector de explosividad. Mientras el tanque esté completamente cerrado, el nivel de explosividad que podamos medir en el ambiente será 0. Si prendo un fósforo en ese lugar, no ocurrirá nada. Al destapar el recipiente, comenzará la evaporación del producto e ira aumentando su concentración en el ambiente. Prenderé una vez más el fósforo y no ocurrirá nada hasta que al llegar dicha concentración al 1,4% del volumen total de aire, se producirá la explosión. Si sigo aumentando la concentración, este proceso podrá ocurrir exactamente igual, pero sólo hasta que alcancemos una concentración de 7,6%. Si trato de prender un fósforo con una concentración de 7,7% o 11% no se producirá la explosión. Del ejemplo anterior se desprende que para la gasolina el LEL = 1,4% y el UEL = 7,6%. Para la actividad del bombero, en que repentinamente pueden variar las condiciones de ventilación, no se deberá considerar el UEL, puesto que en cualquier momento se podría producir la entrada de oxígeno al lugar producto de la tarea de ventilación que efectúan sus compañeros, reduciendo la concentración del producto y dejándola en medio de su rango de explosividad. Es decir no debemos considerar seguro un ambiente de trabajo por el solo hacho de estar por sobre al UEL del producto presente en el lugar. El proceso anterior corresponde a lo que ocurre dentro de un vehículo a bencina, donde la tarea del carburador es mantener la mezcla dentro de estos límites. Podemos señalar también que será más peligroso aquel producto que tenga un LEL bajo y que tenga un rango total de explosividad amplio. (Hidrógeno tiene LEL=4% y UEL=74,2%). Finalmente debemos señalar que productos aparentemente inofensivos como un anticongelante para radiador (Ethylene Glycol), tiene un flash point de 111 C, es decir desprende vapores capaces de entrar en ignición a partir de dicha temperatura, llegando a tener un LEL=3,2% y un UEL=15,3%. Es decir este producto en lugares cerrados sometido a altas temperaturas, puede tornarse en algo muy peligroso. Detector de Explosividad Este equipo será aquel capaz de determinar el porcentaje del LEL de un producto específico presente en un ambiente. El detector no mide el porcentaje de gas en el ambiente, sino el porcentaje de éste en relación a su límite inferior de explosividad. Es decir en el ejemplo anterior de la bencina, si el detector muestra una lectura de 50%, quiere decir que estamos frente a un 0,7% de dicho elemento en el ambiente (50% del LEL=1,4). Es decir cuando el detector marque 100% (generalmente llegan hasta 99%) querrá decir que recién estamos dentro del rango de explosividad del producto. Adicionalmente debemos tener en cuenta que los detectores son calibrados con un gas patrón específico, por lo que sólo frente a dicho gas entregarán una lectura en pantalla coincidente exactamente al porcentaje de su LEL. Sin embargo existen tablas que permiten conocer de antemano, el va- 3
lor que deberá mostrar el display del equipo, una vez que se alcance el LEL de otros gases inflamables. Para ello el fabricante simplemente ingresó su equipo a diferentes ambientes, donde la concentración de cada gas por separado, correspondía precisamente a la de su Límite Inferior de Explosividad, leyendo a continuación el número que mostraba el instrumento en esos momentos. Con ello logró determinar que frente al Metano con que calibró el aparato, por supuesto el instrumento marcó 100% (en realidad 99%, ya que sólo tienen 2 dígitos), en cambio al ingresar a la atmósfera con Propano, el instrumento marcó sólo 55%. Esto quiere decir que un operador que ingrese a una atmósfera con Propano, sabrá que llegó al LEL de dicho producto, cuando el Envirocheck IV marque 55%. Esta tabla variará según sea el gas patrón utilizado para la calibración de cada equipo, así como también variará dependiendo del fabricante, modelo y tipo de sensor utilizado. Por ello los operadores deben familiarizarse con el instrumento que tenga en su respectiva unidad, leyendo la información que provee el fabricante en el manual del usuario. Ejemplos: El manual de instrucciones del equipo marca Quest modelo Envirocheck IV para un sensor que ha sido calibrado con Metano (gas natural), posee la siguiente tabla de sensibilidad relativa para los gases que se indican: Marca: Quest Modelo: Envirocheck IV Gas patrón de para calibración del LEL: Metano Metano 100 Propano 55 Butano 55 Pentano 45 Hexano 45 Heptano 45 Octano 40 Metanol 85 Etanol 65 Acetona 55 Tolueno 35 Hidrógeno 90 Amoníaco 120 Se puede observar que el amoníaco es el único que supera el 100%, por lo que en la práctica este equipo jamás podrá indicarnos si alcanzamos efectivamente su LEL, puesto que el display sólo llega hasta 99% Factor ph Es la medición de la concentración de iones de hidrógeno presentes en una solución. Se miden en una escala que va desde el 0 hasta el 14. Serán ácidos todos aquellos elementos 4
que tengan un ph entre 0 y 6, mientras que las bases medirán entre 8 y 14. Será un elemento neutro aquel cuyo ph sea igual a 7. Lectura de Datos y Uso Correcto de Equipos y Materiales de Detección A continuación veremos algunas recomendaciones para el correcto uso de los detectores de calor, los de gases y los papeles para medir ph. MULTIDETECTOR DE GASES QUEST, MODELO ENVIROCHECK IV Este equipo cuenta con la posibilidad de incorporar en forma simultanea un sensor de LEL, otro de Oxígeno y además, otros 2 sensores de gases tóxicos a elección (monóxido de carbono, ácido sulfhídrico, amoníaco, cloro, ácido clorhídrico, óxido de nitrógeno, dióxido de azufre, ácido ciahídrico). Uso del Equipo Esta unidad cuenta para las operaciones normales con un solo botón, que sirve para acceder a todas las funciones normales durante una operación en terreno. Para encenderlo se debe mantener apretado el botón durante un par de segundos, hasta que aparezca la información de inicialización en pantalla. Saldrán diferentes leyendas hasta que finalmente se detendrá en un menú que muestra 3 opciones: RUN, SETUP y ZERO. Por defecto la opción ZERO queda marcada automáticamente. Si apretamos en este momento el botón, hará las veces de una tecla ENTER de computación y procesará la opción que está destacada en el menú. Es decir si pulsamos en estos momentos, el equipo ejecutará la función ZERO que corresponde a llevar a cero todos los parámetros de medición interna de gases, asumiendo que el ambiente está limpio. Es fundamental que esta operación de inicialización se lleve a cabo lejos de contaminantes que puedan variar la lectura inicial del aparato. Es decir no debemos estar junto a tubos de escape, a gente fumando, ni mucho menos dentro de las zonas tibias o caliente. Después de algunos segundos que demora el equipo para ejecutar la función ZERO, se mostrarán en pantalla nuevamente las opciones iniciales, desde donde ahora pulsaremos el botón sobre la función RUN. Con ello el equipo quedará totalmente operativo y mostrará el menú de trabajo. El menú de trabajo muestra las letras O2 (oxígeno), LEL (Límite Inferior de Explosividad) y a continuación las fórmulas de los gases que detecten los 2 sensores adicionales colocados en dicha unidad. Por ejemplo si fueran Amoníaco y Cloro, saldrían las leyendas NH3 y CL2. Debajo de cada una de estas leyendas, saldrá un número que corresponde a la lectura actual de cada uno de los 4 elementos a medir. En condiciones normales de oxígeno y sin estar en presencia de gases tóxicos ni explosivos, el display debería mostrar la siguiente lectura: 2 20.9 0 0 0 Esto quiere decir que el nivel de oxígeno es normal (20.9%) mientras que el LEL, Amoníaco y Cloro están en 0 PPM. 5
Si existiera un porcentaje de metano en el ambiente, la lectura sería por ejemplo: 20.9 10 0 0 La lectura anterior nos indica que estamos al 10% del LEL del metano, siempre y cuando hubiese sido calibrado nuestro equipo también con dicho gas. Si obtenemos una lectura de 10 frente a gas propano y lo hemos calibrado con metano, sabremos que estamos en presencia de este gas, pero no podremos conocer exactamente su concentración, aunque sí podremos asegurar que no hemos alcanzado su LEL, puesto que según vimos hace poco, esto sólo ocurrirá al obtener una lectura de 55. Por lo tanto si estamos frente a propano y la lectura es: 20.9 67 0 0 podremos asegurar que hemos superado el LEL (55) y que en estos momentos estamos dentro o por encima del rango de explosividad del propano, por lo que podría haber una explosión. Supongamos ahora que estamos en presencia de amoníaco (NH 3 ). El instrumento mostrará la concentración de éste expresado en Partes Por Millón (PPM). Ejemplo: 20.9 0 12 0 En el ejemplo anterior el equipo está detectando una concentración de 12 PPM de amoníaco. Veamos otro ejemplo: 20.9 0 0 5 Ahora el equipo está detectando 5 PPM de cloro. 6
Veamos ahora algunos ejemplos relativos a la concentración de oxígeno en el ambiente: 19.9 0 0 0 20.2 89 0 0 23.1 0 0 0 20.7 0 50 0 Los anteriores son sólo ejemplos de lectura y no corresponden necesariamente a combinaciones que se puedan dar en la realidad, pero nos permitirán explicar algunos conceptos. 1.- El primer caso muestra un porcentaje disminuido de oxígeno, que no sólo debería obligarnos a usar equipos de respiración autocontenida, sino que además puede estar indicando que el oxígeno ha sido desplazado por algún tipo de gas desconocido, que podría ser tóxico e incluso inflamable. La detección del gas inflamable requiere una buena cantidad de oxígeno. Si este último está muy disminuido, podría impedir o al menos dificultar su detección a través de esta unidad. Por ello se deberán tomar medidas adicionales de prevención, hasta determinar exactamente lo que ahí está presente. Sólo puedo saber que no se trata de cloro o amoníaco, puesto a que sus lecturas se mantienen en 0. 2.- El segundo ejemplo muestra una disminución del oxígeno y una cantidad elevada de algún gas explosivo. No necesariamente debo conocer de que gas explosivo se trata, por lo que no sabré tampoco si estoy dentro de su rango de explosividad. La baja de lectura en el nivel de oxígeno podría ser producto de el gas explosivo que estoy detectando, pero también podría tratarse de otro gas que no puedo detectar con los sensores que tiene el instrumento. 3.- El tercer ejemplo muestra una atmósfera enriquecida con un porcentaje elevado de oxígeno. A diferencia de lo que se pueda creer, esto también significa un riesgo, puesto que esta abundancia de oxígeno variará los flash point de los elementos presentes en el lugar, haciendo más fácil su posible combustión. Podríamos encontrar esta situación, en ambientes cerrados donde exista liberación de productos del grupo 5 (Oxidantes y Peróxidos Orgánicos) 4.- El último ejemplo muestra una leve disminución del oxígeno que es probable que la esté provocando otro elemento distinto al amoníaco, puesto que este último pese a estar en un nivel de 50 PPM de alto riesgo para la salud, no debería significar mucho en términos del volumen que ocupa en el aire del ambiente. Por ello debemos tomar precauciones adicionales y no confiarnos hasta determinar si existe otro gas en el ambiente que no pueda ser detectado por nuestro equipo. 7
Otras características El equipo cuenta con alarmas visibles y audibles que se activarán automáticamente al alcanzarse uno o más de los límites programados para cada sensor. Normalmente la unidad que estamos estudiando está programada para alertar si se alcanzan los siguientes límites: Sensor Mínimo Máximo Oxígeno 19.5% 23.5% LEL 10% - Cloro 1 PPM - Amoníaco 50 PPM - Adicionalmente debemos indicar que los sensores tienen un tiempo de respuesta mínimo, por lo que su lectura debe efectuarse en cada ambiente después de transcurrido este mínimo. Para ello el fabricante proporciona los siguientes valores: Sensor Oxígeno LEL Cloro Amoníaco Tiempo de Respuesta 10 segundos 15 segundos 90 segundos 150 segundos Revisemos ahora otras funciones y menús del detector Envirocheck IV. Si desde el menú de trabajo volvemos a pulsar el botón, irán apareciendo nuevas pantallas, que entregarán diferentes informaciones. Una práctica acabada de ello, se efectuará en terreno durante el presente curso, por lo que ahora nos limitaremos a hacer un pequeño resumen de ellas. Límites alcanzados. Es una pantalla donde se muestran los valores máximos alcanzados por el sensor de LEL y los de gases tóxicos. Por ejemplo si muestra NH3 = 4, quiere decir que durante dicha sesión, el valor de concentración máximo alcanzado fue de 4 PPM. Otra pantalla muestra los valores máximos y mínimos alcanzados por el oxígeno. Por ejemplo: O2 20.5 21.0, quiere decir el mínimo de concentración de oxígeno durante la sesión fue de un 20.5%, mientras que su máximo fue de 21.0%. Estos valores se borran cada vez que se apaga el equipo, por lo que queda preparado para registrar nuevos valores una vez que entre en operación nuevamente. Carga de las baterías En una pantalla aparte, el equipo es capaz de medir y mostrar el voltaje que están entregando las 2 baterías medianas con que opera. Normalmente este valor debería ser cercano a 3.0 voltios. El equipo se apagará si el nivel de carga llega a los 2.2 voltios. Se recomienda cambiar las pilas cada 75 días, aunque no se haya usado la unidad, puesto que aún estando apagada, se mantiene una circulación mínima de corriente para mantener activos los sensores. Por otro lado el equipo no debe ser guardado por varios días sin pilas, ya que se desprogramarán los sensores y se requerirá una nueva calibración. 8
Fecha y hora Es una pantalla donde se muestra la fecha, hora y temperatura ambiente. Accesorios disponibles El equipo junto con traer un estuche de transporte, su kit de calibración y maleta, cuenta con un sistema para tomar muestras en espacios confinados. Se trata de una bomba que puede ser manual o eléctrica, la que permite tomar una muestra de aire a través de una delgada manguera, la que puede introducirse por los orificios de las tapas de alcantarilla u otros lugares, bombeando la muestra hasta los sensores. Cabe destacar que en estas condiciones, se deben tener los siguientes cuidados: La manguera no debe tocar las paredes para evitar la succión de polvo u otros sólidos adheridos a ellas. Tampoco debe llegar hasta el fondo o piso del lugar, puesto que puede absorber líquidos o barro, que taparán la manguera. Se debe esperar un tiempo adicional al que normalmente demoran los sensores en reaccionar (descrito anteriormente), puesto que la muestra demorará en recorrer la manguera hasta alcanzar los sensores. La saturación del ambiente de humedad, requerirá a través de un accesorio especial, enfriar la muestra de aire para condensar su humedad, antes de llegar a los sensores del equipo. PAPEL DE MEDICIÓN DE ph. Este es otro elemento indispensable en toda unidad de respuesta Hazmat y que permite determinar, el nivel de acidez o alcalinidad de un producto presente en el lugar del incidente. También es importante entender que el factor ph de un elemento, no es lo único importante para determinar si un derrame es o no peligroso. Es decir que si medimos un líquido que está derramado en el lugar y nos indica que es neutro (ph 7), no podemos descartar que dicho líquido sea venenoso, combustible, etc. Hacemos esta aclaración, porque en ocasiones los operadores antes de botar el agua de las piscinas de descontaminación, miden su ph para determinar si existe o no riesgo en su eliminación. Está bien que lo midan, pero también tendrán que considerar otros factores, dependiendo de las características del elemento al que hayan estado expuestos. Normalmente este material de medición se presenta en pequeñas tiras de papel, que tienen en uno de sus extremos un material adherido que es capaz de variar su color dependiendo del ph del producto con que entra en contacto. Generalmente los ácidos generan colores rojizos (ph 0 a 6), mientras las bases producen colores azulados (ph 8 a 14). En todo caso, cada cajita donde se almacenan los papeles ph, vienen con una escala de interpretación de colores, donde se debe reconocer el tono resultante después de la exposición del papel con el producto. 9
Modo de empleo Con los equipos de protección personal que se determinen para la ocasión, se tomará un papel ph y se cerrará la caja. Se debe considerar que el trabajo con guantes hace muy difícil esta operación, por lo que se recomienda tener listos los papeles, antes de colocarse los guantes. Se colocará directamente el extremo del papel en contacto con el líquido, mientras se sostiene la tira desde el otro extremo. Basta con tocar el derrame y sacar el papel inmediatamente. Luego la persona retrocederá algunos pasos alejándose del derrame y procederá a comparar el color obtenido con la tabla de la caja. El papel contaminado siempre debe sostenerse verticalmente apuntando hacia abajo, de tal forma que las posibles gotas no caigan en el guante sino que al suelo. Tampoco se deberá tocar la caja con el papel, ya que la contaminará. Basta con acercarlo lo suficiente como para efectuar la comparación visual. Finalmente se dará a conocer el resultado obtenido y se guardará el papel en una bolsa transparente en caso de que se requiera, llevándola hasta la zona de descontaminación. No se deberá sacar de la zona tibia. En caso de no ser necesario guardar la muestra, se puede dejar en el mismo lugar donde se tomo la medición. Palabras Finales Los equipos de detección son una muy valiosa herramienta, que sin duda facilitan las labores de protección para el personal, la ciudadanía y el medio ambiente. Detectar los niveles de concentración en el ambiente a tiempo, facilitará las labores de evacuación y permitirá un mejor proceso de terminación del incidente. Sin embargo la única forma de que esta herramienta sea útil, es conocer cabalmente su operación. Una mala interpretación de los datos puede provocar acciones desmesuradas o bien, crear una falsa sensación de seguridad que puede llevar a una catástrofe. Por otro lado, los detectores de gases requieren de una mantención adecuada. Constantemente se deben efectuar calibraciones para asegurar su normal funcionamiento. Se debe tener en cuenta además, que los sensores tienen una vida útil limitada. Pueden variar dependiendo del su tipo, aunque normalmente duran entre 1 y 2 años. Se debe considerar entonces que comprar uno de estos equipos y capacitar a la gente es solo el principio. Si no nos hacemos cargo de su mantención y constante chequeo, estaremos arriesgando la inversión y no pasará de ser un atractivo adorno para nuestro carro. Al igual que la mayoría de las materias Hazmat, ésta requiere de un constante repaso y actualización. No debemos confiarnos en los conocimientos adquiridos en este curso. Debemos repasarlos constantemente y mantenernos actualizados y vigentes. Seamos profesionales en nuestro actuar. El manejo de Materiales Peligrosos está reservado sólo para operadores responsables y altamente capacitados. 10