Cómo calcular los tiempos de uso seguro de los trajes anti-químicos

Si ha leído nuestros blogs anteriores sobre Seguridad química en el trabajo habrá llegado a dos conclusiones importantes

1. "Los asesinos ocultos" demostró que muchas sustancias químicas tienen propiedades que las convierten en una amenaza más insidiosa que otros peligros; existe un riesgo real de que los trabajadores puedan estar contaminados sin darse cuenta... y puede que no se den cuenta hasta que aparezcan graves problemas de salud a veces años o incluso décadas después... momento en el que, por supuesto, ya es demasiado tarde.
2. "Los datos de la prueba de permeabilidad no son lo que usted cree" demostró que el uso actual de los datos de las pruebas de permeabilidad, la "penetración" que los usuarios suelen utilizar en todo el mundo para indicar que un traje es seguro de usar, en realidad no lo indica en absoluto. Utilizarlos como tal podría significar que los usuarios creen que están protegidos frente a una sustancia química cuando, en realidad, la contaminación regular puede ser una realidad.

Si juntamos estas dos conclusiones, el peligro es evidente: la contaminación por una sustancia química puede pasar desapercibida y, sin embargo, ser extremadamente peligrosa; y el método actual para evaluar si un traje protege contra una sustancia química se utiliza de forma errónea, de modo que los usuarios podrían estar contaminándose cuando creen que están a salvo.

Es importante comprender esta información, pero no resuelve el problema del responsable de seguridad que desea proteger eficazmente a sus trabajadores de los riesgos químicos en el lugar de trabajo. Entender que la prueba de penetración no es un tiempo de uso seguro, deja abierta la pregunta de "¿durante cuánto tiempo estoy seguro?". Esta, que es la última parte de nuestra trilogía de blogs sobre seguridad química en el trabajo, abordará esta cuestión al analizar los siguientes puntos:

• Diferencias entre permeación y penetración y su importancia para la protección contra químicos
• Cómo calcular los tiempos de uso seguro de los trajes anti-químicos
• Complicaciones: temperatura y vaporización
• La solución EN 14325:2018
• Plan de Salud y Seguridad para las Prendas de Protección Contra Químicos
• La solución "Permasure®"
  

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Permeación vs penetración: La diferencia y por qué es importante para las prendas resistentes a productos químicos

La consecuencia tanto de la permeación como de la penetración es la misma: una sustancia química desafía a una barrera y parte de esa sustancia acaba en el lado opuesto de esa barrera. Sin embargo, existen diferencias clave en el proceso que tienen consecuencias al momento de entender las prendas de protección química y los tiempos de uso seguro. Este corto video muestra la principal diferencia.

 

Mientras que la PENETRACIÓN es un proceso a nivel MACRO en el que una sustancia química pasa físicamente a través de agujeros o espacios en la estructura de una tela sin barrera; la PERMEACIÓN es un proceso que ocurre a nivel MICRO en el que las moléculas de la sustancia química pasan entre las moléculas del propio material. No se necesitan agujeros ni espacios en la estructura de la barrera. La permeación se producirá a través de una barrera "sólida "*. Las principales diferencias y consecuencias se muestran en la siguiente tabla:

Penetración	Permeación
Ocurre a nivel macro: un líquido pasa a través de agujeros o espacios en la estructura de una barrera	Ocurre a nivel micro molecular: las moléculas del líquido pasan entre las moléculas de la barrera
SOLO se produce si hay agujeros o espacios por los que pueda pasar el líquido	Se produce incluso si no hay agujeros o espacios en la estructura. La permeación se producirá a través de una barrera "sólida "*
Puede evitarse. Mientras exista una barrera "sólida" y no dañada no se producirá la penetración	No se puede evitar. Incluso con una barrera "sólida", la permeación se producirá. La cuestión es cuándo y con qué rapidez. El tejido de un traje químico no puede impedir la permeación indefinidamente, sólo retrasarla y ralentizarla.
Se ocupa de las cantidades visuales del líquido. La prueba de penetración (EN 6530 - utilizada para evaluar las prendas de Tipo 6) es, en gran medida, una evaluación visual. Así pues, la penetración es más relevante para los productos químicos que son nocivos en volúmenes relativamente grandes, como pinturas o líquidos de limpieza débiles, que pueden ser nocivos en cantidades mayores, o ácidos, con el único peligro de provocar quemaduras.	Se trata de volúmenes muy pequeños de una sustancia química, medidos en "microgramos" ("µg": Un microgramo es la millonésima parte de un gramo (0,000,001 gramos), por lo que es una medida extremadamente pequeña). La prueba de permeabilidad (EN 6529, utilizada para evaluar los tipos de prendas 1 a 4) mide la tasa de permeabilidad en microgramos por minuto. Así, la permeación es relevante para las sustancias químicas que tienen consecuencias para la salud en volúmenes muy pequeños

 

Las conclusiones para comprender la protección química de estas diferencias son las siguientes:

• Una barrera de tela en un traje anti-químico NO PUEDE impedir la permeación. Solo puede retardarla o ralentizarla. La permeación se producirá en algún momento. La pregunta es ¿Cuándo y cuánto?
• Dado que la permeación lidia con volúmenes tan pequeños solo es relevante para las sustancias químicas que son peligrosas en volúmenes pequeños. La permeación tiene una importancia limitada en el caso de sustancias químicas como los ácidos, cuyo único efecto son las quemaduras en la piel; unos pocos microgramos de ácido no producirán grandes quemaduras. En otras palabras, son las sustancias químicas que tienen efectos a largo plazo sobre la salud, tal y como explicamos en el blog "Los Asesinos Ocultos", las que tienen mayor importancia.

Cómo calcular el tiempo de uso seguro de las prendas resistentes a productos químicos

¿Qué información se necesita?

Dado que la permeación se producirá en algún momento, para saber cuánto tiempo se puede llevar puesto un traje químico de forma segura, necesitamos saber qué cantidad de producto químico puede permear con el tiempo y si esa cantidad es perjudicial o, en otras palabras, cuánto tiempo se puede llevar puesto el traje antes de que el volumen permeabilizado pueda causar daños.

Para responder a esta pregunta se necesitan dos datos:

1. ¿Qué cantidad de producto químico se permeará con el tiempo, es decir, el "Volumen Permeado"?
2. ¿Qué cantidad de sustancia química es necesaria para causar daños, es decir, su "límite de toxicidad"?

Claramente, con estos dos números se convierte en una evaluación muy simple:-

• Si el volumen permeado es SUPERIOR al límite de toxicidad, entonces NO ESTÁ SEGURO; ha superado el punto en el que puede haber permeado una cantidad de producto químico superior a la suficiente para causar daños.
• Si el volumen permeado es MENOR QUE el Límite de Toxicidad, entonces usted está SEGURO; no ha alcanzado el punto en el que una cantidad suficiente de un producto químico ha permeado para causar daño.

  

Cómo calcular el volumen permeado

La buena noticia es que calcular el volumen permeado es una simple suma matemática; la mala es que la información necesaria para realizar esa suma es de difícil acceso. Sin embargo, una vez más, solo se necesitan dos datos:

1. La TASA DE PERMEACIÓN del producto químico a través de la tela
2. La posible DURACIÓN DEL CONTACTO con la sustancia química. En otras palabras, ¿cuánto tiempo está expuesto el traje a la sustancia química? El TIEMPO DE EXPOSICIÓN.

La multiplicación de estos dos valores nos dará el volumen total permeado a lo largo del tiempo o el VOLUMEN ACUMULADO. Así pues, si la tasa de permeación es de 2 microgramos por minuto y el tiempo de exposición es de 30 minutos, el cálculo es el siguiente:

• 2 x 30 = 60
• El volumen acumulado es de 60 microgramos, es decir, al cabo de 30 minutos 60µg del producto químico habrán penetrado en el tejido.

En la práctica, la tasa de permeación también se mediría por cm² de superficie (µg/min/cm²), por lo que también tendríamos que multiplicar por la superficie contaminada, para obtener el volumen total. Sin embargo, dado que los límites de toxicidad cutánea de las sustancias químicas se miden normalmente en microgramos por cm2, esto se anula para efectos de esta sencilla ilustración hipotética.

Complicaciones: Temperatura y vaporización

Ojalá fuera tan sencillo. Por desgracia, aunque es predecible, la vida nunca es tan sencilla, existen complicaciones. La primera es la temperatura. La segunda es el punto de ebullición de la sustancia química y, en consecuencia, si se vaporizará y, en caso afirmativo, en qué cantidad.

La complicación de la temperatura

La temperatura es importante, sobre todo porque la velocidad a la que el producto químico atraviesa la tela aumenta a medida que lo hace la temperatura. Por lo tanto, a una temperatura de 20^oC, permea más producto químico a través de una barrera, de lo que lo hace a 10^oC, en el mismo tiempo. Como regla general, la velocidad de permeación puede duplicarse por cada 10 grados de aumento de la temperatura de la tela.

Las pruebas de permeabilidad (según la norma EN 6529) se realizan a una temperatura estándar de 23^oC. (Esto se debe a que el objetivo de la prueba es comparar el rendimiento de la tela, por lo que, si las pruebas NO se realizaran a una temperatura estándar y controlada, los resultados no serían comparables). Por lo tanto, si una prueba de permeabilidad es la fuente de un índice de permeabilidad utilizado para un cálculo de volumen permeado, se deberá tener en cuenta el efecto de la temperatura en el entorno en el que se realiza el trabajo.

Predicción de la Temperatura de la Tela del traje químico

Predecir o controlar la temperatura de un traje químico en uso no es una ciencia exacta. Tomar la temperatura de un traje con un termómetro de infrarrojos antes de ponérselo proporcionará un punto de partida, pero sea cual sea la temperatura del traje en ese momento, cambiará inevitablemente durante la realización de una tarea. El cambio a lo largo del tiempo se verá afectado por diversos factores, no solo la temperatura ambiente del entorno, sino también la presencia de cualquier fuente de calor radiante (¡como el sol!), la temperatura corporal de los trabajadores y su ritmo de trabajo. Inclusive, la fisiología individual del usuario influirá en la cantidad de energía calorífica que genere; una actividad extenuante generará más energía calorífica y temperaturas más elevadas, que una que es más estática. Cualquier predicción de la temperatura del traje debe tener en cuenta estas incidencias. Una buena práctica consistiría en calcular el volumen permeado a distintas temperaturas, para obtener una imagen completa de los tiempos de uso seguro.

En resumen, cualquier cálculo del volumen permeado debe tener en cuenta la temperatura de la tela del traje y su influencia en la velocidad de permeación. Sin embargo, para complicar aún más las cosas, la temperatura también afectará a la vaporización del producto químico.

La complicación de la Vaporización

Todo líquido tiene un punto de ebullición por encima del cual deja de ser líquido y se convierte en vapor. Los vapores se comportan de forma diferente a los líquidos y, dependiendo de la sustancia química, pueden comportarse más como un polvo que flota en la atmósfera, siendo arrastrado por las corrientes de aire. Un ejemplo extremo de sustancia química fácilmente vaporizable es el amoníaco, que tiene un punto de ebullición de -33^oC, por lo que a temperaturas normales es un vapor.

El aire del interior de un traje químico da vueltas en él a medida que el usuario se mueve. El resultado es que el aire entra y sale por las aberturas del equipo de protección. Esto se conoce como "Efecto Fuelle" y, en el caso de los trajes anti-químicos con costuras selladas y cierres frontales, suele limitarse a las conexiones con otros EPP, como la mascarilla, los guantes y las botas. En consecuencia, es probable que más vapor químico entre en contacto con la tela del traje y que el vapor tenga una mayor tendencia a introducirse en el traje a través de cualquier eventual abertura disponible.

Cualquier evaluación de riesgos para la salud y la seguridad que haga referencia a un producto químico peligroso debe tener en cuenta la tendencia del producto químico a generar vapores que pueden penetrar más fácilmente dentro de un traje. En algunos casos, esto puede significar que la protección hermética a gases y un traje de Tipo 1 es lo adecuado.

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Sujeto a las complicaciones de la temperatura y la vaporización, el cálculo del volumen permeado descrito anteriormente es relativamente sencillo:

La dificultad estriba en saber cuál es la tasa de permeabilidad de un producto químico concreto frente al tela de un traje químico específico y, en evaluar los efectos de la temperatura y la vaporización para realizar ese cálculo. Una fuente podría ser una prueba de permeabilidad que puede indicar la tasa de permeabilidad, pero recuerde que las pruebas se realizan solo a 23^oC, por lo que habría que realizar ajustes.

¿Cómo se conoce el Límite de Toxicidad de la sustancia química?

Además del Volumen Permeado del producto químico a lo largo del tiempo, también necesitamos conocer su Toxicidad para poder comparar ambos. Por lo general, el "Límite de Toxicidad" se puede definir como la cantidad, volumen o masa del producto químico que podría llegar a causar daño a una persona, definido normalmente por cm² de superficie. Las sustancias químicas tienen distintos niveles de toxicidad: algunas son muy tóxicas y basta una pequeña cantidad para causar daños; otras tienen una toxicidad relativamente baja y necesitan más cantidad para causar daños.

Sin duda, para cualquier producto químico "la cantidad necesaria para causar daño" dependerá de una variedad de factores que incluyen la fisiología de la persona contaminada. Por ejemplo, yo solo puedo beber una cantidad relativamente moderada de cerveza, antes de que sus efectos nocivos se manifiesten (¡afortunadamente, casi siempre a corto plazo!). En cambio, tengo amigos que pueden beberse todo el contenido de un bar de tamaño medio, sin apenas arrastrar las palabras. Los ejemplos más extremos de alta toxicidad son los agentes químicos de combate, que incluso en cantidades minúsculas pueden matar a cientos o hasta miles de personas. Es difícil identificar los límites de toxicidad muy específicos. Sin embargo, para la mayoría de los químicos se identifican tres niveles generales de toxicidad acumulada (el volumen permeado a lo largo del tiempo):

Designación	Nivel de toxicidad
"Muy tóxico" (o de alta toxicidad)	20µg/cm2
"Tóxico" ( o Toxicidad Media)	75µg/cm2
"Otras sustancias químicas" (o de baja toxicidad)	150µg/cm2

 

Los términos "Muy tóxico", "Tóxico" y "Otras sustancias químicas" son los utilizados en la tabla de permeación acumulativa introducida en la norma EN 14325:2018. Los límites se han tomado de los definidos en el Reglamento EC 1272:2008 (ver abajo)

Los límites de toxicidad cutánea para sustancias químicas específicas, junto con los detalles de peligro conocidos, pueden obtenerse a menudo de las fichas de datos de seguridad química suministradas por los fabricantes. Dos buenas fuentes fidedignas son:

Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas, "ECHA": https://echa.europa.eu/

Guía IOSH de riesgos químicos del Centro de Control y Prevención de Enfermedades de EE.UU.: https://www.cdc.gov/niosh/npg/

El Reglamento europeo 1272: 2008, que regula el etiquetado y las precauciones de seguridad en la manipulación de productos químicos, también incluye datos de peligro y límites de toxicidad basados en los tres niveles descritos anteriormente. De hecho, son estos los que proporcionan la fuente para los utilizados en la tabla de clasificación de permeabilidad en la versión 2018 de la norma EN 14325.

La solución EN 14325:2018

La actualización de 2018 de esta norma introdujo una nueva clasificación para la resistencia a la permeación que contribuye en cierta medida a responder a la pregunta "¿durante cuánto tiempo estoy seguro?"

¿Qué es la norma EN 14325? Muchos no reconocen esta norma a pesar de que es vital para TODA la ropa de protección. La confusión proviene del hecho de que no es ni una norma de producto ni una norma de ensayo (aunque contiene algunos métodos de ensayo específicos). La norma EN 14325 es ante todo una "norma de referencia"; hace referencia a métodos de ensayo descritos en otras normas de ensayo y proporciona las tablas de clasificación de los resultados de dichos ensayos. Las normas para productos de trajes de protección (como la EN 14605) hacen referencia a ella para las tablas de clasificación de las propiedades físicas de las telas, como la resistencia a la abrasión y al desgarro, la resistencia de las costuras, la penetración y la permeabilidad, todas ellas detalladas en la EN 14325.

 

Esta nueva clasificación se muestra en el siguiente cuadro:-

El nuevo sistema incluye tres clasificaciones basadas en el volumen o la masa de producto químico permeado y según los tres niveles de toxicidad descritos anteriormente: 20µg, 75µg y 150µg por cm².

Un usuario de esta tabla clasificaría una tela de un traje químico determinando primero cuál de los niveles de toxicidad se aplica al producto químico en uso. Se puede utilizar una prueba de permeabilidad para indicar cuánto tiempo transcurrirá hasta que la "masa permeada acumulada" (o el "Volumen Permeado") alcance ese nivel de toxicidad. Así pues, esta nueva clasificación se basa en la misma comparación de Volumen Permeado con Toxicidad Química descrita en este blog.

Por ejemplo, el benceno es una sustancia química "Muy tóxica" con una toxicidad cutánea de 20µg/cm². La información proporcionada con el traje que indica una "Clase 4" para el benceno indicaría que el tiempo para alcanzar la masa acumulada de 20µg/cm² es de entre 120 minutos y 240 minutos, lo que puede interpretarse como "el tiempo máximo de uso seguro del traje es de 240 minutos".

Esto es útil y, al menos, un paso adelante con respecto al tiempo de "penetración" mal entendido que utiliza la clasificación existente y que hemos visto en nuestro blog anterior "Los datos de las pruebas de permeación no son lo que usted piensa", pero no tiene en cuenta los efectos de la temperatura y la vaporización, por lo que tiene limitaciones. Si se utiliza, hay que tener en cuenta estos efectos, ya que la prueba de permeabilidad en la que se basa se realiza a 23^oC.

CONCLUSIÓN: Un Plan de Salud y Seguridad para las Prendas de Protección Contra Químicos

Hemos visto el método esencial para calcular un tiempo de uso seguro utilizando el volumen permeado y la toxicidad química, junto con las cuestiones que deben tenerse en cuenta para calcularlo. Pero ¿cómo encajaría esto en la planificación de un responsable de seguridad para una protección química eficaz? Un sencillo plan de salud y seguridad debe constar al menos* de los siguientes elementos:

1. Comprender la química

• ¿Cuáles son los efectos inmediatos o a corto plazo de la contaminación, si se presenta?
• ¿Cuáles son los efectos a largo plazo de la contaminación, si se presenta?
• ¿Cuál es su punto de ebullición? (¿es probable que se vaporice fácilmente y requiera una protección hermética al gas?)
• ¿Cuál es su límite de toxicidad cutánea? (Consulte el Reglamento EC 1272:2008 o una fuente similar)

2. Calcular el Volumen Permeado a lo largo del tiempo teniendo en cuenta la temperatura y la posible vaporización y que la temperatura puede variar (probablemente aumentar) a lo largo de la duración de la tarea.
3. Evalúe el tiempo de uso seguro en función del volumen permeado y el límite de toxicidad química mediante el cálculo descrito en este blog.
4. Comprender la naturaleza del posible contacto con el producto químico para indicar la elección del diseño y la confección de la prenda de acuerdo con los Tipos 1 a 6 de ropa de protección química (esto debe estar sujeto al peligro relativo; por ejemplo, un pulverizador de Tipo 6 podría necesitar incluso un traje hermético a gases si el producto químico es muy tóxico).
5. Considere cualquier factor de la propia tarea que pueda influir en la elección de la prenda y en la duración segura de la tarea (por ejemplo, bordes afilados; movimientos estresantes como trepar o gatear, etc.).
6. Considerar cualquier factor del entorno que pueda influir en la elección de la prenda y en la duración segura de la tarea (por ejemplo, ambiente cálido; niveles de luz; otros peligros, etc.).
7. Tenga en cuenta cualquier otro EPI que también sea necesario y cómo funcionarán juntos los diferentes elementos del EPI, incluido el traje químico.

La ventaja de utilizar un método de cálculo de los tiempos de uso seguro, como el que se describe aquí, como parte de su plan de salud y seguridad, es que resulta posible desarrollar tablas de tiempos de uso seguro para diferentes trajes contra sustancias químicas de uso frecuente, en función de las diversas condiciones en las que se requiere protección y en las que se realizan las tareas. Esto puede ser una herramienta muy útil para cualquier responsable de seguridad que desee aplicar un método más riguroso de gestión y protección frente a los riesgos químicos en el lugar de trabajo (y, para ser claros, un método más correcto, dado que el uso habitual de la prueba de permeabilidad "penetración" es simplemente erróneo). A continuación, se muestra una tabla de ejemplo para el benceno:

Una tabla como ésta puede constituir la base de un sencillo plan de salud y seguridad para la gestión del benceno;

• El conocimiento de los peligros inmediatos puede indicar las medidas correctoras necesarias para (en este caso) el contacto con la piel o los ojos en cantidades mayores de contaminación
• Los tiempos de uso seguro basados en el tiempo posible para alcanzar el límite de toxicidad definido en una gama de temperaturas del traje y de los productos químicos, permitirán elegir eficazmente una prenda adecuada y gestionar exhaustivamente las tareas para garantizar que no se supere el límite de toxicidad.

Los planes de seguridad contra riesgos químicos como este pueden servir de guía de referencia rápida para los responsables de seguridad y de la obra, que planifican tareas y necesitan información sobre por cuánto tiempo los trajes disponibles mantendrán protegidos a los trabajadores, contribuyendo así a una gestión más segura y autorizada de los riesgos químicos.

Cabe señalar que esto no implica necesariamente un aumento del costo de los EPP. Por el contrario, al proporcionar información más precisa sobre el tiempo que un traje específico puede utilizarse con seguridad, permite a los responsables de la seguridad orientar la protección de forma más eficaz con el traje químico óptimo para el trabajo, en lugar de tener que proporcionar opciones más caras "solo para estar seguros". El resultado puede ser una reducción de los costos en EPP.

Este método anuncia una solución más eficaz para gestionar los riesgos químicos en el lugar de trabajo. La información sobre riesgos químicos (¡cuando existe!) está fácilmente disponible. Sin embargo, como hemos visto, aunque el cálculo para identificar el volumen permeado a lo largo del tiempo y los consiguientes tiempos de uso seguro es sencillo, el reto consiste en obtener la información, especialmente el índice de permeación a diferentes temperaturas. Se puede obtener información a partir de una prueba de permeación, si se registra la información correcta, pero incluso así no se tienen en cuenta los efectos de la temperatura y la vaporización, por lo que se necesitarían suposiciones y estimaciones.

Y aquí es donde entra en juego la solución Permasure®.

La Solución Permasure®

La tabla anterior de tiempos de uso seguros para el benceno se generó en solo unos minutos utilizando Permasure®.

Desarrollada por uno de los principales fabricantes británicos de telas de protección y en colaboración con el Ministerio de Defensa del Reino Unido para formular una protección contra los agentes químicos de guerra en el campo de batalla, Permasure® es una aplicación gratuita para teléfonos inteligentes que:

• Elimina la necesidad de realizar pruebas laboriosas mediante el uso de modelos moleculares bien establecidos.
• Predice con precisión los índices de permeación a diferentes temperaturas, lo que permite calcular los volúmenes permeados.
• Incluye información sobre peligros y límites de toxicidad (basados en el Reglamento CE 1272) de más de 4.000 sustancias químicas.
• Cuenta con una interfaz fácil de usar para introducir el tipo de traje, el producto químico y la temperatura del traje, el tiempo de exposición y elegir entre más de 4.000 productos químicos.
• Realiza en segundos el cálculo de la evaluación del tiempo de uso seguro de los trajes químicos Lakeland ChemMax3, ChemMax 4 Plus e Interceptor Plus

En pocas palabras, Permasure® es una aplicación gratuita que realiza con precisión los cálculos de tiempo de uso seguro descritos en este blog, para más de 4.000 sustancias químicas... y en cuestión de segundos... resolviendo así el problema de los responsables de seguridad que desean introducir un sistema de uso seguro, para gestionar los riesgos químicos en el lugar de trabajo, pero que encuentran imposible el reto de obtener la información básica necesaria.

Puede adoptar una mejor gestión de los riesgos químicos en el lugar de trabajo obteniendo más información sobre Permasure® aquí.