Absorción de gases

Para eliminar gases y vapores por absorción se utiliza un sistema que fija las moléculas haciéndolas pasar a través de una solución absorbente con la que reaccionan químicamente. Es un método muy selectivo y utiliza reactivos específicos para el contaminante que se quiere capturar.

También debe reemplazarse o regenerarse antes de que se agote. Como el sistema se basa en que el contaminante pase del estado gaseoso al líquido, las propiedades físicas y químicas del mismo son muy importantes: su solubilidad y reactividad, el pH, la temperatura y la superficie de contacto entre el gas y el líquido. Si el contaminante es muy soluble, será suficiente con hacerlo borbotear a través de la solución para fijarlo al reactivo. Si el contaminante no es tan soluble, el sistema que se emplee deberá asegurar una mayor superficie de contacto entre el gas y el líquido. En la Tabla 45.6 se muestran algunos ejemplos de absorbentes y los contaminantes para los que son especialmente adecuados.

Adsorción de gases

Es un método utilizado para eliminar gases y vapores contaminantes, como el formaldehído, el dióxido de azufre, el ozono, los óxidos de nitrógeno y los vapores orgánicos. La adsorción es un fenómeno físico por el que las moléculas de gas quedan atrapadas en un material adsorbente sólido y poroso, de superficie muy extensa. Para eliminar este tipo de contaminante se hace pasar el aire a través de un cartucho lleno del material adsorbente. El material más utilizado es el carbono activado, que atrapa una gran variedad de gases inorgánicos y compuestos orgánicos. Cabe citar como ejemplos los hidrocarburos alifáticos, clorados y aromáticos, las cetonas, los alcoholes y los ésteres.

El gel de sílice es asimismo un adsorbente inorgánico y se utiliza para atrapar compuestos más polares, como los compuestos aminados y el agua. También existen otros adsor- bentes de tipo orgánico compuestos de polímeros porosos. Conviene recordar que todos los sólidos adsorbentes sólo atrapan una cierta cantidad de contaminante y después, una vez saturados, tienen que ser regenerados o reemplazados. Otro método de captura a través de sólidos adsorbentes es utilizar una mezcla activa de alúmina y carbono impregnada con unos reac- tivos específicos. Por ejemplo, algunos óxidos metálicos capturan vapor de mercurio, sulfuro de hidrógeno y etileno. Hay que tener en cuenta que no es posible retener el dióxido de carbono por adsorción.

Detección de polvo o partículas ambientales

Para la captura y análisis de partículas y fibras en el aire se dispone de una gran variedad de técnicas y equipos adecuados para la valoración de la calidad del aire interior. Los monitores que permiten una lectura directa de la concentración de partí- culas en el aire utilizan detectores de luz difusa, mientras que los métodos basados en la toma de muestras y análisis utilizan la pesada y el análisis con un microscopio. Es un tipo de análisis que requiere un separador, como un ciclón o un impactor, para eliminar las partículas de mayor tamaño antes de poder utilizar un filtro. Los métodos que emplean un ciclón son bastante precisos, pero requieren unos caudales de aire bajos, por lo que la toma de muestras requiere mucho tiempo. Los monitores pasivos ofrecen una precisión excelente, pero están influidos por la temperatura ambiente y tienden a dar valores más altos cuando las partículas son pequeñas.

Detección de plaguicidas

Los métodos empleados habitualmente para detectar plaguicidas en el aire interior consisten en la toma de muestras con adsorbentes sólidos, aunque no se descarta el uso de borboteadores y sistemas mixtos. El adsorbente sólido más utili- zado ha sido el polímero poroso Chromosorb 102, aunque cada vez es más frecuente el uso de espumas de poliuretano (EPU) que pueden capturar un mayor número de plaguicidas. Los métodos de análisis varían de acuerdo con el método de muestreo y el plaguicida. Generalmente se analizan por cromatografía de gases con diferentes detectores específicos, desde captura de electrones hasta espectrometría de masa. La capacidad de este último método para identificar compuestos es considerable. El análisis de estos compuestos presenta varios problemas, como la contamina- ción de las partes de vidrio de los sistemas de toma de muestras con cantidades mínimas de bifenilos policlorados (BPC), ftalatos o plaguicidas.

Detección de compuestos orgánicos volátiles (COV)

Los métodos utilizados para medir o monitorizar los vapores orgánicos en el aire interior deben cumplir una serie de criterios: tener una sensibilidad del orden de partes por billón (ppb) a partes por trillón (ppt), los instrumentos utilizados para tomar la muestra o realizar la lectura directa deben ser portátiles y fáciles de manejar, y los resultados obtenidos deben ser precisos y susceptibles de duplicación. Son muchos los métodos que cumplen estos criterios, pero los más utilizados para analizar el aire interior se basan en la toma de muestras y el análisis. Existen métodos de detección directa que consisten en cromatógrafos de gases portátiles con diferentes métodos de detección. Se trata de instrumentos caros, de manejo difícil y utilizables sólo por personal preparado. Para compuestos orgánicos polares y no polares con un punto de ebullición de entre
0 C y 300 C, el adsorbente más utilizado para sistemas de mues- treo pasivos y activos ha sido el carbón activado. También se emplean polímeros porosos y resinas poliméricas, como Tenax GC, XAD-2 y Ambersorb. El más utilizado de ellos es Tenax. Las mues- tras obtenidas con carbón activado se extraen con disulfuro de carbono y se analizan por cromatografía de gases con ionización de llama, captura de electrones o detectores de espectrometría de masa, seguido de un análisis cualitativo y cuantitativo. Las muestras obtenidas con Tenax suelen extraerse por desorción térmica con helio y se condensan en una trampa de nitrógeno líquido antes de introducirlas en el cromatógrafo. Otro método común consiste en obtener muestras directamente, utilizando bolsas o contenedores inertes, introduciendo el aire directamente en el cromatógrafo de gases o concentrando primero la muestra con un adsorbente y una trampa fría. Los límites de detección de estos métodos dependen del compuesto analizado, del volumen de muestra tomado, de la contaminación basal y de los límites de detección del instrumento empleado. Debido a que es imposible cuantificar todos y cada uno de los compuestos presentes, la cuantificación suele realizarse por familias, utilizando como referencia compuestos característicos de cada una de ellas. En la detección de COV en el aire interior es muy importante la pureza de los disolventes utilizados. Si se aplica desorción térmica, la pureza de los gases también es importante.

Indice de Estres por Calor (Heat Stress Index, HSI)

El Indice de Estrés por Calor es la proporción entre la evaporación necesaria para mantener el equilibrio térmico (Ereq) y la evaporación máxima que podría conseguirse en ese ambiente (Emax ), expresada como porcentaje (Belding y Hatch 1955). En la Tabla 42.2 se indican las ecuaciones utilizadas.

El HSI está pues relacionado con el estrés, fundamentalmente en términos de sudoración corporal, para valores de entre 0 y 100. Con un HSI = 100, la evaporación necesaria es la máxima posible y representa el límite superior de la zona prescriptiva. Con un HSI >100, se almacena calor en el organismo y los tiempos de exposición permisibles se calculan en función de un aumento de 1,8 ºC de la temperatura interna del organismo (calor almacenado de 264 kJ). Con un HSI <0 existe un ligero estrés por calor; por ejemplo, cuando los trabajadores se están recuperando de la exposición al calor (véase la Tabla 42.3). Se asigna un límite superior de 390 W/m2 a Emax (sudoración de 1 l/h como la máxima tasa de sudoración mantenida durante 8 horas), se hacen supuestos sencillos sobre los efectos de la ropa (camisa de manga larga y pantalones) y se supone que la tempe- ratura cutánea se mantiene constante a 35 ºC.

Indices de estrés por calor (II)

La mayoría de los índices de estrés por calor consideran, ya sea directa o indirectamente, que el principal factor de estrés para el organismo es el relacionado con la sudoración. Por ejemplo, cuanto más sudor tenga que perderse para mantener el equilibrio térmico y la temperatura corporal interna, mayor será el estrés impuesto al organismo. Para que un índice del estrés por calor refleje el ambiente térmico humano y sirva para predecir el estrés por calor, se precisa un mecanismo que estime la capacidad de una persona para, a través de la sudoración, perder calor en un ambiente caluroso.

Los índices basados en la evaporación del sudor al ambiente son útiles cuando las personas mantienen la temperatura corporal interna principalmente a través de la sudoración. En general, se dice que estas condiciones están en la zona prescriptiva (OMS 1969). Así, la temperatura corporal interna permanece relativamente constante, mientras que la frecuencia cardíaca y el nivel de sudoración aumentan con el estrés por calor. En el límite superior de la zona prescriptiva (LSZP), la regulación térmica es insuficiente para mantener el equilibrio térmico y la temperatura corporal aumenta. Se denomina zona de urgencia ambiental

(OMS 1969). En esta zona, el almacenamiento de calor está rela- cionado con la temperatura corporal interna y puede utilizarse como un índice para determinar los tiempos de exposición permisibles (p. ej., basados en un límite de seguridad establecido para mantener una temperatura “interior” de 38 °C; véase la Figura 42.4).

Los índices de estrés por calor pueden clasificarse como racionales, empíricos o directos. Los índices racionales se basan en cálculos para los que se utiliza la ecuación del equilibrio térmico; los índices empíricos se basan en el uso de ecuaciones obtenidas a partir de las respuestas fisiológicas de los seres humanos (p. ej., pérdida de sudor); y los índices directos se basan en la medición (normalmente de la temperatura) de instrumentos utilizados para simular la respuesta del cuerpo humano. A continuación se describen los índices más importantes y más utilizados.