Entender la selección del EPP para la energía térmica

En nuestro blog "Descifrando la tolerancia al calor y la temperatura" analicé la confusión entre los términos "tolerancia al calor", "temperatura" y "energía térmica" y cómo se manifiesta habitualmente en la pregunta que a menudo se nos plantea de diversas formas:-.

"¿Cuál es la tolerancia al calor de esta prenda?".

Es una pregunta sin sentido y oculta una mala interpretación sobre la protección contra el calor, porque a menudo se utiliza realmente como una forma de confirmar que "esta prenda protegerá contra esta temperatura".

La temperatura de una fuente de calor es sólo uno de los factores que determinan si una prenda protegerá o no en una situación determinada. Lo que importa no es la temperatura, sino la transferencia de energía térmica de la fuente de calor a la piel del usuario de la prenda.

Aunque la temperatura influye en la cantidad de energía calorífica generada por una fuente de calor, que se produzca una quemadura depende de la cantidad y la velocidad de transferencia de energía calorífica. Esto depende no sólo de la temperatura de la fuente de calor, sino de múltiples factores, como su masa, la proximidad del usuario, la duración de la exposición, el tipo de energía térmica y, no menos importante, la fisiología de cada usuario.

Así pues, dado que el verdadero problema no es la temperatura, sino la transferencia de energía térmica, ¿cómo puede utilizarse la comprensión de esta para evaluar la eficacia de la ropa de protección contra el calor seleccionada y su idoneidad para una aplicación determinada? En este blog se analiza esta cuestión y cómo las pruebas de la norma EN pertinente pueden ser una herramienta útil para la selección de prendas de protección contra el fuego.

¿Qué es la energía térmica?

Toda la materia contiene energía térmica. Es la energía resultante de la agitación de moléculas o átomos; los átomos de un objeto relativamente frío se agitan menos y los de un objeto caliente se agitan más. Esta energía siempre tenderá a fluir o transferirse de un objeto a otro, y siempre del objeto con más energía a cualquier objeto con menos (del mismo modo que el agua siempre fluirá cuesta abajo). Un fuego contendrá niveles más altos de energía calorífica que una persona que se encuentre cerca, por lo que la energía se transferirá del fuego a la persona, que sentirá ese flujo de energía en forma de calor y se calentará.

Existen distintas "vías" por las que esta energía puede transferirse de un objeto a otro. Estas se manifiestan como distintos "tipos" de energía térmica, aunque la energía es la misma, su transferencia de un cuerpo a otro se realiza a través de distintos métodos.

El objetivo de la ropa de protección contra el calor y las llamas es impedir, o al menos retrasar o ralentizar, este flujo de energía desde la fuente hasta la piel del usuario.

Una vez comprendido este sencillo concepto, queda inmediatamente claro por qué son importantes los siguientes aspectos para la ropa de protección contra las llamas y el calor:

1. El grosor o la densidad del tejido. Un tejido más grueso y denso impedirá más eficazmente la transferencia de energía térmica.
2. La firmeza de la trama de un tejido. Un tejido más apretado será más eficaz para retrasar la transferencia de energía térmica.
3. El aire que queda en el hueco entre el tejido y el cuerpo es un aislamiento adicional importante; de ahí que una prenda holgada sea más eficaz y que las prendas de protección contra el calor de más alto nivel (prendas aluminizadas) sean deliberadamente amplias para potenciar este aislamiento.
4. La ropa de protección térmica no protegerá contra las altas temperaturas ambiente (siendo la temperatura ambiente la temperatura (o el nivel de energía térmica) de la atmósfera o del aire circundante. A temperaturas ambiente elevadas, el propio aire contiene altos niveles de energía térmica y ninguna prenda de protección térmica estándar impedirá que ese aire penetre en el traje y se transfiera a la piel del usuario.

¿Cómo pueden utilizarse estos conocimientos para evaluar la eficacia de la ropa de protección contra el calor?

En primer lugar, es importante comprender contra qué tipo de transferencia de energía térmica (o más bien la "ruta" que seguirá) se está protegiendo. Por ejemplo:

• Si una tarea implica trabajar cerca de un horno caliente, el peligro es principalmente la energía térmica radiante ("principalmente" porque también pueden estar implicados otros tipos de energía térmica).
• Si una tarea implica la protección contra un riesgo de llamaradas, el peligro es principalmente la energía térmica convectiva.
• Si una tarea implica tener que apoyarse o mantener el contacto con una superficie u objeto caliente, como recoger componentes calientes, el peligro es principalmente la energía térmica por contacto.
  

  Nota: La protección contra los relámpagos de arco es en realidad un requisito para la protección contra altos niveles de energía térmica radiante. Un arco eléctrico consiste en temperaturas extremadamente altas (hasta 30.000oC- ¡la temperatura de la superficie del sol!) con grandes cantidades de energía térmica generada en un instante. El relámpago de arco se trata en otra norma específica, la EN 61482, y no en la EN 11612.

   

   

Hay algunos puntos clave a tener en cuenta sobre estas pruebas:

1. El principio básico (de las pruebas de calor radiante, convectivo y por contacto) consiste en colocar la tela entre una fuente de calor y un sensor térmico y registrar el tiempo transcurrido hasta que se registra un aumento específico de la temperatura (24^o para calor radiante y convectivo, 10^o para calor por contacto). Cuanto más tiempo se tarde en registrar este aumento de temperatura, mejor será el retraso de la transferencia de calor y más eficaz será la tela de la prenda.

Las diferencias están en la fuente de calor:

2. Mientras que hemos mencionado tres tipos principales de energía térmica, en la norma hay cinco pruebas.

Dos de ellas tienen que ver con salpicaduras de metal fundido (hierro y aluminio) que entran en contacto con el tejido. Por supuesto, se trata de ejemplos de calor por contacto, pero como se trata de aplicaciones específicas que implican salpicaduras de metal fundido y como las temperaturas son mucho más elevadas, se evalúan con pruebas diferentes.

Debido a que la temperatura es muy alta, el tejido estándar de las prendas de protección térmica proporcionaría poca protección si la salpicadura de metal fundido permaneciera en el mismo lugar: se quemaría muy rápidamente. Por tanto, la eficacia depende de que el tejido sea capaz de desprender inmediatamente la gota para que se escurra rápidamente en lugar de permanecer en el mismo lugar.

Así, las pruebas con metal fundido utilizan un principio diferente, sosteniendo una muestra de tejido de la prenda en un ángulo de 45^o con una capa de piel simulada detrás. Se vierte una masa específica de metal fundido sobre la tela y esta masa se incrementa hasta que la piel simulada sufre daños. Así, se consigue una clasificación más alta porque se necesita una mayor masa de metal fundido para causar daños.

3. La norma exige que solo se realice UNA de estas pruebas, por lo que es importante saber que la prenda que elija ha sido sometida a la prueba pertinente para su riesgo. De poco sirve elegir una prenda que solo haya sido clasificada para calor radiante si su uso implica calor por contacto.

4. Cada una de las pruebas se designa con un código y permite clasificar los resultados como se indica a continuación
   
   Ropa de protección contra incendios: un útil sistema de etiquetado

Como puede verse, cada prueba se clasifica con un nivel de rendimiento de 1 a 3 o 4;

• El nivel 1 es el de menor protección (es decir, el aumento de temperatura registrado se produjo en el menor tiempo o una masa menor de metal fundido dañó la piel simulada).
• El nivel 3 o 4 es el más alto (el aumento de temperatura registrado se produjo en un tiempo más largo o una mayor masa de metal fundido dañó la piel simulada).

La norma también exige que las pruebas realizadas y los niveles de prestaciones figuren en la etiqueta de la prenda con el pictograma FR

Así que en este caso, C3 indica el nivel de rendimiento más alto para el calor radiante y B1 indica el nivel de rendimiento más bajo para el calor convectivo.

(Nota: las letras A1 y A2 se refieren a la prueba de inflamabilidad vertical también exigida en la norma y destinada a indicar la reacción al contacto con una llama y que la tela no se inflama ni arde. Para ello, se aplica una llama en el centro (método A - indicado con "A1") o en el borde inferior (método B - indicado con "A2") de una muestra de tejido suspendida verticalmente y una evaluación visual de la reacción da como resultado clasificaciones en los índices 1, 2 o 3 (siendo 3 el más alto; se requiere un índice 3 como mínimo para la certificación según la norma EN 11612). Solo una de ellas es obligatoria y la clasificación más alta ("Índice 1") es necesaria para la certificación EN 11612, por lo que las prendas suelen etiquetarse solo como A1).

Por lo tanto, las pruebas de resistencia a la transferencia de energía térmica son una indicación útil del rendimiento de la tela de la prenda a la hora de resistir la transferencia de diferentes tipos de energía térmica de la fuente a la piel del usuario. En otras palabras, una herramienta útil para indicar el rendimiento protector de la prenda. Sin embargo, queda un problema adicional en su practicidad... ¿qué significa esto en el mundo real?

¿Cómo se traslada esto a la ropa ignífuga en el mundo real?

Evidentemente, es útil saber que, para un uso que requiera protección contra las llamaradas, la prenda elegida ha sido sometida a la prueba de resistencia a la energía térmica correspondiente. Pero ¿qué significan las distintas clasificaciones y qué utilidad tienen?

Para un uso determinado, ¿necesita una prenda con un nivel de prestaciones B2 o B3 o le basta con un nivel de prestaciones B1?

Las clasificaciones pueden utilizarse en la práctica de dos maneras.

1. En cada prueba se utiliza una fuente de calor en condiciones tales que se genere un nivel específico de calorías térmicas en la superficie frontal de la tela. Por lo tanto, sería teóricamente posible calcular los niveles probables de energía térmica generados en su aplicación y relacionarlos con las clasificaciones de rendimiento en los resultados de las pruebas, indicando así qué nivel mínimo de desempeño se requiere.

Es posible, pero complejo, y es probable que presente un alto grado de imprecisión debido a las variaciones naturales de la aplicación en el mundo real. Por ejemplo, es poco probable que un usuario permanezca exactamente a la misma distancia de la fuente de calor durante toda la aplicación, por lo que el nivel de energía térmica variará considerablemente. (Aunque este método -el cálculo de la energía térmica generada en un incidente y su relación con los niveles de rendimiento probados de la ropa de trabajo- se utiliza en la protección contra el arco eléctrico).

2. De forma más realista, la norma incluye un método general y más utilizable para relacionar los niveles de rendimiento con las aplicaciones del mundo real.

Una evaluación de riesgos en la que se identifique un peligro de llama o calor debe indicar si el riesgo es alto, medio o bajo. Los niveles de rendimiento de la norma están diseñados para relacionarse directamente con estas evaluaciones. Así, si se identifica un peligro como de alto riesgo, se requerirá un nivel de rendimiento 3 para ese ensayo de energía térmica concreto.

La razón por la que la prueba de calor radiante tiene cuatro niveles de rendimiento es para tener en cuenta los usos en los que los riesgos de calor radiante son más extremos o "muy elevados", como los que podrían experimentarse al trabajar cerca de un horno en el que el nivel de calor radiante es elevado. se utiliza ropa aluminizada y cuando la aramida tejida o los materiales con tratamiento FR utilizados para la ropa de trabajo FR estándar no sean suficientes.

Una solución práctica de resistencia a la energía térmica / clasificación de prendas para la selección de ropa de trabajo FR

Así pues, a partir de esta información, resulta sencillo elaborar una plantilla básica para la selección de ropa de trabajo FR que incorpore los niveles de riesgo y de desempeño de las pruebas de transferencia de energía térmica.

El proceso básico para seleccionar una prenda apropiada para un uso específico es primero identificar el tipo de energía térmica para determinar qué prueba de resistencia a la energía térmica se debe probar y luego identificar el nivel de riesgo de peligro para indicar qué nivel de desempeño en esa energía térmica debe alcanzar la prenda como mínimo.

El diablo está en los detalles... ¿Elegirá la ruta fácil o la difícil?

Hace algunos años escribí un artículo en mi página de Linkedin sobre un enigma habitual y continuo para los fabricantes de EPP.

Tenemos una cultura que desea cada vez más respuestas sencillas y los responsables de seguridad son personas ocupadas con poco tiempo para detenerse en detalles. Uno de los muchos retos a los que se enfrentan los fabricantes de EPP es el siguiente: cuando un cliente potencial busca una respuesta fácil y agradable a una pregunta como la que hemos planteado al principio.

"¿Cuál es la tolerancia al calor de esta prenda?".
(o dicho de otro modo: "¿Protegerá esta prenda frente a temperaturas de X grados centígrados?").

Es si dar la respuesta fácil o difícil, especialmente teniendo en cuenta que las presiones comerciales significan que la tentación de tomar el camino fácil y dar la respuesta fácil es fuerte.

Sin embargo, las dos respuestas obvias y sencillas a esta pregunta en concreto ("sí" o "no") son, en el mejor de los casos, engañosas y, en el peor, sencillamente erróneas; aun así, son las respuestas que algunos fabricantes están dispuestos a dar para asegurarse un pedido rápido. Es más fácil tomar el camino fácil... (aunque siempre se corre el riesgo de tener mayores problemas más adelante).

Pero el diablo siempre está en los detalles y para responder adecuadamente a esta pregunta y a muchas otras similares relacionadas con los EPP, se deben que tener en cuenta los detalles, a menudo complejos.

En cuanto a la ropa de trabajo FR, es vital comprender el papel de los diferentes tipos de transferencia de energía térmica para evaluar si una prenda evitará las quemaduras durante un uso determinado.

Un tema común en nuestros blogs y libros electrónicos es que no basta con asegurarse de que el EPP está certificado conforme a una norma. En el caso de la ropa de trabajo FR, esto se manifiesta por el hecho aparentemente obvio de que una prenda con certificación EN 11612 puede no ser adecuada para todos los usos FR.

Es un ejemplo clásico: las normas EN contienen a menudo detalles importantes que pueden proporcionar al responsable de seguridad información y herramientas útiles para ayudarle a garantizar que se seleccionan los EPP adecuados y que los trabajadores están correctamente protegidos.