Exposición a sílice libre y materia particulada en operaciones de chorreo de arena en el tratamiento de superfícies de embarcaciones

El chorreo de arena es una práctica habitual en el mantenimiento de superficies de embarcaciones. Los operarios se encuentran expuestos a altas concentraciones de contaminantes derivados de la materia abrasiva y de la liberada de la superficie (SiO2 libre y materia particulada no inerte). El tipo de abrasivo, las condiciones de trabajo y el tiempo de exposición son factores claves a considerar para evaluar esta exposición. Los sistemas de confinamiento, aporte de aire y uso de equipos de protección constituyen las principales medidas preventivas para combatir las enfermedades relacionadas con esta actividad. En esta contribución se detallarán los resultados de la evaluación de estas tareas así como el análisis del material abrasivo tras su uso en el chorreo de arena a fin de determinar la presencia de otros agentes constitutivos de riesgo para la salud del trabajador. De este estudio derivarán propuestas que podrán redundar en una mejora de la competitividad de la empresa.
Keywords: 
Sílice Libre Cristalina; Chorreo de Arena; Materia Particulada; ORP Conference
Main Author: 
Yolanda
Martínez Laserna
Técnico Superior en PRL/Profesora asociada Química Orgánica/ Grupo de investigación en Salud Laboral (PRL)/ Universitat de les Illes Balears
España
Co-authors: 
Dr. Pere Maria
Deyà Serra
Catedrático de Química Orgánica Grupo de Investigación en Salud Laboral (PRL). Universitat de les Illes Balears
España
Miguel
Carbonell Duesa
Técnico Superior en PRL. Jefe del equipo técnico de Higiene Industrial. Dirección General de Trabajo y Salud Laboral. Govern de les Illes Balears.
España
Dra. Francesca
Garcías
Departament de Física/ Universitat de les Illes Balears
España
Juan Francisco
Expósito Rosell
Técnico Superior en PRL del Equipo Técnico de Higiene Industrial de la Dirección General de Trabajo y Salud Laboral. Govern de les Illes Balears. Grupo de Investigación de Salud Laboral (PRL)
España
Dra María de las Nieves
Piña Capó
Técnico superior en PRL, Seguridad e Higiene. Responsable de la Gestión Académica del Máster Universitario en Salud Laboral de la UIB Grupo de investigación en Salud Laboral (PRL) Universitat de les Illes Balears
España

Introducción

El mantenimiento de superficies de embarcaciones incluye entre sus tareas la aplicación de imprimaciones, masillas y fibras, productos de acabado y de sustancias con actividad biocida (antifouling). El acondicionamiento previo de la superficie del casco hace necesario eliminar los restos de productos antiguos mediante técnicas abrasivas, siendo la más habitual el desbastado por chorreo de arena.

El método tradicional de chorreo de arena consiste en la proyección de arena silícea sobre la superficie a tratar. Sin embargo la exposición sílice cristalina libre y el consiguiente riesgo de silicosis, cáncer de pulmón u otras afecciones de las vías respiratorias han promovido el uso de agentes abrasivos sustitutivos de la arena. [1][2][3] Aunque el material abrasivo utilizado no sea arena silícea se sigue manteniendo el nombre genérico de chorreo de arena de forma tradicional.

Los agentes abrasivos más utilizados en las actividades del sector náutico de les Illes Balears son el silicato de aluminio, escorias de fundición y materiales como el sponge-jet, aunque en pequeñas tareas aún se hace uso de arenas silíceas debido a la ventaja económica que presentan.

Además de la presencia de sílice cristalina libre presente en el agente abrasivo, existen otros factores de riesgo que dependen de la composición de la materia prima, del diámetro de las partículas de la arena fragmentada, de la concentración ambiental de sílice cristalina, del tiempo de exposición, de la carga de trabajo, de la exposición a otros agentes presentes en el material a desbastar (óxidos metálicos,[4] pigmentos de la pintura del casco,[5] etc.) y del grado de implantación y adecuación de las medidas preventivas.

La presencia de metales [4] tanto en la materia prima como en productos antiguos a desbastar como cobre [6] o zinc procedente de antifouling o la existencia de dióxido de titanio en imprimaciones nos plantea la posibilidad potencial real de exposición a metales en la realización de operaciones de chorreo de arena.

En este estudio se van a analizar los riesgos higiénicos en tareas de aplicación de chorro de arena en diferentes escenarios de exposición (carpas e interior de tanques con o sin sistemas de extracción o ventilación) en empresas de referencia de les Illes Balears. A su vez se tendrán en cuenta las características químicas de la materia prima utilizada, identificando la presencia de metales en el producto inicial y residuo generado después de su uso, así como en las fracciones inhalable y respirable. De los resultados se podrán derivar medidas más eficaces para mejorar la seguridad y el nivel de protección de la salud de los trabajadores, repercutiendo en una mejora de la competitividad de las empresas del sector.

Objetivos

- Analizar la situación higiénica en la operación de chorreo de arena en empresas de mantenimiento de superficies de embarcaciones en la Comunidad de les Illes Balears.

- Cuantificar la exposición a sílice libre en el uso de silicato de aluminio como agente sustitutivo de la arena de sílice en operaciones de chorreo de arena.

- Confirmar la presencia de metales en la zona de respiración del trabajador procedentes de restos de productos viejos que son desbastados durante la operación de chorreo de arena.

- Conocer el grado de exposición a metales presentes en las fracciones inhalables y respirable en función del escenario de trabajo y de las condiciones ambientales.

- Obtener datos de forma simultanea, para una misma actividad, de la exposición a materia particulada y metales totales en la fracción inhalable así como de la exposición a sílice libre cristalina y a metales en la fracción respirable.

- Identificar los métodos de trabajo más seguros en base a los resultados obtenidos.

Plan de trabajo

La realización de tareas de mantenimiento de superficies de embarcaciones se realiza en diferentes escenarios de exposición, como son, zonas en dique seco al exterior, interior de envolturas plásticas o carpas o en naves industriales acondicionadas para tal fin. El cambio en las tareas derivado del uso de productos sustitutivos de la arena y nuevos productos del mercado hacen necesario un análisis global de la situación,[7] incluyendo la presencia de otros agentes procedentes de los productos aplicados previamente al casco de las embarcaciones. [4][6]

La temporalización de las tareas incide también en la elección de las fechas para la toma de muestras. En la población de estudio, empresas de referencia de mantenimiento de embarcaciones en les Illes Balears, los trabajos realizados son diferentes en función de la época del año. Durante los meses de marzo a mayo las embarcaciones se preparan para la puesta a punto, estas tareas incluyen principalmente retoques de las superficies y aplicaciones de antifouling, sobre todo en embarcaciones de pequeña eslora. Después de la temporada de verano, a partir de octubre, se realiza el grueso del mantenimiento, las embarcaciones de gran calado se sacan al dique seco y se envuelven en carpas o estructuras plásticas para realizar las diferentes tareas en una atmósfera protegida principalmente de la exposición a polvo y condiciones ambientales ya que estos factores inciden negativamente en el acabado final.

Durante los meses de marzo a mayo de 2013 se llevó a cabo un análisis preliminar del sector. Se visitaron un total de 9 empresas durante 14 jornadas de trabajo tomando 11 muestras de materia particulada, 36 muestras de vapores orgánicos volátiles (COV), 5 muestras de fibras y 5 muestras de fracción respirable, abarcando la totalidad de las tareas de mantenimiento de embarcaciones y no únicamente la operación de chorreado de arena.

La visión global obtenida en esta primera parte nos ha permitido identificar las situaciones potenciales de riesgo y justificar la necesidad de realizar un estudio más pormenorizado de la tarea de chorreado de arena.

De las conclusiones de la primera etapa se deduce que es necesario:

- Comprobar la presencia de metales procedentes del resto de productos viejos del casco además de los inherentes a la materia prima. Para ello se tomarán muestras de materia prima antes del inicio de la actividad y, posteriormente, del residuo generado tras su utilización. Después se realizará el análisis cualitativo por microscopia electrónica de barrido (SEM: Scanning Electronic Microscopy) y análisis cuantitativo mediante la técnica de Inducción de Plasma Acoplada (ICP: Inductively Coupled Plasma) de las muestras.[8]

- Verificar la presencia de sílice libre cristalina en la materia prima. El análisis de la materia prima se realizará mediante el método oficial basado en la difracción de Rayos X para identificar la posible presencia de cuarzo, cristobalita y tridimita. [9]

- Estudiar la influencia de la materia prima y las condiciones de trabajo en los diferentes escenarios de exposición. Para ello se tomarán muestras simultáneas de materia particulada con el fin de determinar la concentración de dióxido de silicio y metales presentes en la fracción inhalable y la fracción respirable.[10] El análisis de las muestras nos permitirá identificar qué situación es la potencialmente más peligrosa tras confirmar la presencia de metales en ambas fracciones presentes en el entorno del trabajador.

- Analizar la eficacia de los sistemas de extracción y ventilación en carpa mediante los índices de exposición obtenidos en la fracción inhalable y respirable y el índice aditivo de metales.

- Asegurar la representatividad de la medición incrementando, si es necesario, el número de muestras de acuerdo a la norma UNE EN 689. [11]

- Revisar la idoneidad de los equipos de protección individual utilizados por los trabajadores.

Material y métodos

Grupos homogéneos de exposición

La existencia de trabajadores que desarrollan la actividad en condiciones ambientales parecidas nos va a permitir definir dos grupos homogéneos de exposición (GHE) [12]:

- GHE1. Aplicador. Engloba al puesto de trabajo que realmente aplica el chorro de arena a la superficie que debe desbastarse. Trabaja situado en la zona próxima al casco, a una distancia inferior a unos 40 cm, en el interior de una carpa, en el interior de un tanque o en el exterior. Equipo de trabajo: pistola de proyección. Equipos de protección individual (EPIs) y ropa de trabajo así como mono desechable de tipo Tyvek®, mascarilla A1P2 o FFP2 y equipo de respiración semiautónomo  bien en el exterior o en el interior de la carpa. Su trabajo consiste en sujetar la pistola de aplicación.

- GHE2. Operario asistente. Trabajador encargado de reponer el silo con la materia prima abrasiva y apoyar al operario aplicador del chorreo de arena en las tareas. Controla el compresor y el sistema de cierre de carpa desde el exterior para evitar que haya escapes de materia particulada. Establece comunicación visual o con signos con el aplicador. No hace uso de equipos de protección individual.

En este estudio vamos a evaluar la exposición higiénica en el GHE1.

Escenarios de exposición

El trabajo se desarrolla en dos situaciones diferentes, bajo envoltura plástica de carpas o en el interior de tanques. A su vez el trabajo en carpas puede realizarse con o sin sistemas de ventilación, extracción de materia en suspensión o en ausencia de los mismos lo que nos lleva a valorar cuatro escenarios de exposición diferentes.

  • — E1. Escenario de exposición bajo envoltura plástica de carpa con ventilación. La obra viva de la embarcación se protege mediante envolturas plásticas o carpas industriales montadas sobre andamios. El sistema de ventilación consiste en un sistema de ventiladores en popa y aperturas en proa con filtros.
  • — E2. Escenario de exposición bajo envoltura plástica de carpa con sistema de extracción. La protección de la obra viva del casco es similar a la anterior. El sistema de extracción consiste en una tobera de extracción ubicada en el suelo y conectada a un depósito exterior que recoge la materia en suspensión durante la ejecución del trabajo.
  • — E3. Escenario de exposición bajo envoltura plástica de carpa sin ventilación ni extracción. En este caso no se dispone de ningún sistema adicional. Es habitual en embarcaciones de pequeñas dimensiones.
  • — E4. Escenario de exposición en el interior de tanques. La aplicación de chorreo de arena se realiza en el interior de tanques de difícil acceso y sin aporte de ventilación. La tarea se inicia en la zona más profunda del tanque y se va desplazando hacia la más externa.

Materiales abrasivos.

Las materias primas utilizadas en este estudio son el silicato de aluminio de diferente granalla (tamaño de la partícula) y la arena silícea. La consulta de las fichas técnicas del fabricante aporta la siguiente información textual:

  • — Silicato de Aluminio. Composición: 45% SiO2, 2431% Al2O3, 711% Fe2O3, 38% CaO, 25% K2O,  23% MgO, 02% TiO2, 01% Na2O.  Exento de polvo y sílice libre. Las granulometrías utilizadas en este estudio para el chorreo de arena son de tipo 3 (granalla 3) o tipo 4 (granalla 4). Para granalla 3 el tamaño de las partículas está comprendido entre 0,20  y 0,60 mm y para granalla 4 entre 0,10 y 0,80 mm.
  • — Arena Silícea. Árido fino rodado seco 0/2mm.  Composición: 98,4% SiO2, 0,02% Fe2O3, 0,49% Al2O3, 0,09% CaO, < 0,05% Na2O, 0,47% K2O, < 0,02% MgO, 0,02% TiO2 . No presenta riesgo de silicosis.

Agentes higiénicos y definiciones.

  • — MP. Materia particulada. Partículas insoluble o poco solubles no clasificadas de otra forma. Fracción de la masa de las partículas de aerosol que se inhala a través de la nariz y la boca.[10] Valor límite Ambiental asignado para una exposición diaria (VLAED) de 10 mg/m3 [13] siempre que no contenga amianto y menos de un 1% de sílice libre cristalina.
  • — FR.   Fracción respirable, fracción de la masa de las partículas inhaladas que penetran en las vías respiratorias no ciliadas.[10] VLAED de 3 mg/m3 [13] para materia que no contenga amianto y menos de un 1% de sílice libre cristalina.
  • — MeMP. Metales presentes en la fracción inhalable.[8] Se evalúa la presencia de aluminio (Al), hierro (Fe), magnesio (Mg), titanio (Ti), Cinc (Zn), cobre (Cu), plomo (Pb), cadmio (Cd), vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), cobalto(Co) y níquel (Ni). En función de la toxicidad de los metales encontrados en la muestra se deberán tener en cuenta efectos sinérgicos o aditivos.
  • — MeFR. Metales presentes en la fracción respirable.[8] Se evalúa la presencia de Al, Fe, Mg, Ti, Zn, Cu, Pb, Cd, V, Cr, Mn, Co y Ni. Se valorará la posibilidad de efectos sinérgicos o aditivos.
  • — SiO2. Dióxido de sílice. Concentración de sílice presente en la fracción respirable. Si el dióxido de sílice se encuentra cristalizado en forma de cuarzo, cristobalita o tridimita se le denomina sílice libre cristalina. El VLAED para sílice libre cristalina es de 0,1 mg/m3 [13] y está clasificado como carcinogénico en humanos (grupo 1) por la International Agency for Research on Cancer (IARC).[3]

Identificación del metal

Nº CAS

VLA-ED (mg/m3)

Observaciones

Óxido de aluminio

1344-28-1

10

Óxido de hierro (III) como polvos y humos

1309-37-1

5

Óxido de magnesio, humos y polvos

1309-48-4

10

Óxido de titanio

13463-67-7

10

Óxido de cinc. Fracción respirable

1314-13-2

2

Cobre, polvos y nieblas

7440-50-8

1

Plomo. Compuestos inorgánicos.

7439-92-1

0,15

TR1A. Sustancia de la que se sabe o se supone que es tóxica para la reproducción humana.

Cadmio, fracción inhalable

7440-43-9

0,01

Cadmio, fracción respirable

7440-43-9

0,002

Pentóxido de vanadio, como polvos y humos


1314-62-1

0,05

Se sospecha que provoca defectos genéticos (H341), se sospecha que puede dañar al feto (H361d), Perjudica a determinados órganos por exposición prolongada o repetida (H372)

Cromo Metal

7440-47-3

2

El trióxido de cromo  es cancerígeno y tiene un VLA -ED de 0,05 mg/m3

Manganeso, compuestos inorgánicos como Mn

7439-96-5

0,2

Cobalto, compuestos inorgánicos

7440-48-4

0,02

Sensiblizante

Níquel, compuestos inorgánicos insolubles

7440-02-0

0,2

Sensibilizante

Tabla 1.Valores límite ambientales (VLA-ED) de metales para una exposición diaria de 8 horas. [13]

— Exposición diaria (ED). Concentración media del agente químico en la zona de respiración del trabajador medida, o calculada de forma ponderada en el tiempo, para la jornada laboral real y referida  a una jornada estándar de 8 horas [13].

— Índice de exposición (I). Cociente entre la ED y el VLA-ED de una sustancia. Si el límite es superior a 1 la exposición supera el valor límite. En el caso de los metales tendremos en cuenta la exposición a mezclas, calculando el índice de exposición total.[11]

Equipos de muestreo, soportes y elemento de retención.

La medición de MP, FR, MeMP y MeFR se lleva a cabo con bombas de alto caudal de tipo P calibradas a un caudal aproximado de 2 l/min. Disponemos de 3 bombas de las marcas Gillian Air, Afnor y Apex .

La elección del soporte y del elemento de retención (incluido el prefiltro) se realiza según lo indicado en los métodos de toma de muestras y análisis del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT). [8] [10] [14]

El ajuste y calibración de la bomba se realiza mediante calibrador de infrarrojos modelo Dry-Cal-Defender, asegurando que la diferencia entre el caudal previo y el posterior al muestreo sea inferior al 5%.

Análisis de las muestras.

— MP. Preparación y análisis de los filtros. Laboratorio de Higiene Industrial de la Direcció General de Treball i Salut Laboral del Govern Balear. Método gravimétrico mediante balanza de precisión Mettler Toledo AX205 Delta Range®.

— FR y SiO2. Laboratorio del Instituto Nacional de Silicosis (INS). El análisis de FR se realiza por gravimetría y el de SiO2 por espectrofotometría de infrarrojo con transformada de Fourier (FTIR) según las instrucciones técnicas INS-IT02 [15] y INS-IT05.[16]— Determinación del contenido de cuarzo a en el silicato de aluminio. INS. Técnica de difracción de rayos X según INS-IT36.[9]— MeMP y MeFR. Análisis Cuantitativo. Departamento de Química de la Universitat de les Illes Balears, mediante espectrofotometría de absorción atómica.— Metales presentes en la materia prima y materia usada. Análisis cualitativo. Departamento de Química de la Universitat de les Illes Balears mediante microscopia electrónica de barrido (SEM) e ICP. Datos equipo SEM Microanálisis RX-EDS. Microscopía electrónica de barrido Hitachi S3400N, Microondas RX-EDS,  Bruker 133eV, X-flash detector 4010, low presión 40. Datos ICP: Optical emisión spectometer Optima 5300, bv Perkin Elmer. Toma de muestras.

Se han tomado muestras simultáneas de MP, FR y SiO2, MeMP y MeFR en los diferentes escenarios de exposición. El muestreo se ha realizado conforme a la norma UNE EN 689.[11]

Resultados

El silicato de aluminio presenta en su composición óxidos de aluminio, hierro, magnesio y titanio como  Al2O3, Fe2O3, MgO y TiO2 respectivamente. A su vez, la arena silícea presenta óxidos de aluminio, hierro y magnesio (Al2O3, Fe2O3, MgO). Es de esperar que estos metales se encuentren en las muestras. Por otro lado el desbastado de capas con restos de antifouling, imprimaciones y pinturas puede poner en suspensión restos de metales de productos viejos.[4][6] Consultando las fichas de datos de seguridad (FDS) de los productos utilizados en las tareas de mantenimiento de superficies de embarcaciones de las empresas visitadas, se puede asociar presencia de oxido de cobre , hierro y cinc en antifouling y dióxido de titanio en imprimaciones. Hay que destacar que las FDS de las pinturas no hacen referencia a la presencia de compuestos metálicos, aunque es conocido su uso como pigmentos.[5]

Para identificar la presencia de metales procedentes de productos antiguos se toman muestras de diferentes escenarios de exposición del producto antes de su uso y del residuo generado tras la finalización de la tarea. El análisis de las muestras por SEM nos permite identificar de forma cualitativa la presencia de metales y ver la diferencia entre los metales presentes en el residuo y el producto antes de su uso.

Muestra

Materia prima, granalla

Escenario de exposición

Observación

SA1_a

Silicato de aluminio, 4

Interior carpa con ventilación

Materia prima jornada 1

SA1_b

Silicato de aluminio, 4

Residuo generado tras su uso en jornada 1

SA2_a

Silicato de aluminio, 4

Materia prima jornada 2

SA2_b

Silicato de aluminio, 4

Residuo generado tras su uso en jornada 2

SA3_a

Silicato de aluminio, 4

Interior tanque

Materia prima jornada 3

SA3_b

Silicato de aluminio, 4

Residuo generado tras su uso en jornada 3

SA4_a

Arena silícea

Interior carpa con ventilación

Materia prima jornada

SA4_b

Arena silícea

Residuo generado tras su uso en jornada 4

Tabla 2. Relación de muestras para análisis mediante microscopia electrónica de barrido (SEM). La letra a en la muestra indica que es la materia prima y la letra b que es el residuo generado tras su uso en la misma tarea. El residuo generado se recoge mediante barrido manual para su traslado.

Figura 1. Análisis cualitativo mediante microscopía electrónica de barrido RX-EDS. Materia prima: silicato de aluminio granalla 4. Operación de chorreo de arena de superficie de casco en carpa con ventilación. Muestra SA1_a.

Figura 2. Análisis cualitativo mediante microscopía electrónica de barrido RX-EDS. Residuo de silicato aluminio granalla 4 tras su aplicación en interior de carpa y con ventilación. Muestra SA1_b.

En el residuo generado después de la tarea en el chorreado de la superficie del casco se observa la presencia de Cu y un incremento en la presencia de Ti. En el residuo generado en el interior del tanque no se ha observado la presencia de Cu.

Mediante espectroscopia de absorción atómica (ICP) se han identificado 13 metales diferentes: aluminio (Al), hierro (Fe), magnesio (Mg), titanio (Ti), cinc (Zn), cobre (Cu), plomo (Pb), cadmio (Cd), vanadio (V), cromo (Cr), manganeso (Mn), cobalto (Co), níquel (Ni). El análisis cuantitativo de los metales en la misma muestra que el ejemplo anterior refleja los siguientes resultados.

Muestra

Al

Fe

Mg

Ti

Zn

Cu

V

Pb

SA1_a

158,529

3,778

0,303

0,0060

0,405

0,014

0,025

0,000

SA1_b

582,393

6,228

1,115

0,177

0,715

5,598

0,033

0,000

SA2_a

656,091

6,394

0,856

0,244

0,000

0,093

0,029

0,000

SA2_b

2134,483

31,139

5,651

1,484

1,096

0,192

0,085

0,000

SA3_a

79,052

0,483

0,129

0,030

0,000

0,000

0,007

0,000

SA3_b

168,690

1,279

0,598

0,063

0,000

0,000

0,012

0,000

SA4_a

6,246

0,000

0,000

0,005

0,000

0,000

0,005

0,000

SA4_b

11,151

0,058

0,113

0,018

3,086

53,620

0,006

0,018

Tabla 3. Resultados (mg de metal / g de muestra) obtenidos por espectrometría absorción atómica. Las muestras, SA1_a, SA1_b SA2_a, SA2_b, SA3_a y SA3_b se obtuvieron utilizando como materia prima silicato de aluminio. La muestra SA4_a y SA4_b se corresponden a la materia prima y residuo generado tras el uso de arena silícea como abrasivo en interior de carpa.

La presencia de Al en la muestra se incrementa más de un 200%. Destaca el aumento significativo de Cu, Fe, Ti y Zn (metales presentes en el antifouling e imprimación aplicados al casco con anterioridad). El incremento de Mg y V también puede ser debido a restos de pinturas o metal del casco. Para las tareas realizadas en el interior del tanque, muestras SA3_a y SA3_b, hay un aumento de Al, Fe, Mg, Ti y V después del uso pero no se observa la presencia de Cu en el residuo.

El análisis de la muestra SA1_a mediante DRX [9] indica que el silicato de aluminio presenta un 0,5% de concentración de cuarzo a. Este dato no aparece indicado explícitamente en la ficha técnica del fabricante.

En el análisis cualitativo y cuantitativo de la misma operación realizada con arena silícea, muestras SA4_a y SA4_b, destaca la presencia de Cu y Zn en la muestra tomada tras la aplicación (inexistente en la materia prima), y aumento en la presencia de Al, Fe, Mg y V. Además aparece una pequeña proporción de Pb como producto procedente de materia erosionada de la superficie tratada.

Determinación de la fracción respirable y porcentaje de sílice libre.

Se han tomado 15 muestras en los 4 escenarios de exposición planteados distribuidas según la tabla 4. La referencia de las muestras corresponde al código asignado por el INS.

OPERACIONES BAJO ENVOLTURAS
PLÁSTICAS O CARPAS

OPERACIONES EN INTERIOR DE TANQUES

Materia prima

Arena Silícea

Silicato Aluminio

Silicato Aluminio

Escenarios de exposición

E3

E3

E2

E1

E4

Número muestras

2

3

1

7

2

Código empresa

H

F/A

G

A

A

Tabla 4. Distribución del número de muestras según materia prima y escenario de exposición. Las empresas se han identificado con un código de letra para garantizar su anonimato.

Los resultados (tabla 5) se expresan como concentración de FR y SiO2 libre en mg/m3 y el índice de exposición (I) para cada uno de ellos referido a una exposición diaria real de 7h. 

BAJO CARPA O ENVOLTURA PLÁSTICA

SILICATO DE ALUMINIO

EMPRESA

FR (mg/m3)

SiO2 (mg/m3)

I (FR)

I (SiO2)

SIN VENTILACIÓN    

F (s1)

A (s2)

27,7136,776

8,0830,058

8,0831,976

4,6890,505

CON EXTRACCIÓN

G

9,058

0,298

2,642

2,611

CON VENTILACIÓN

A (v1) (v2) (v3)

4,222

0,051

1,232

0,445

22,240

0,444

6,825

3,882

30,870

0,484

9,004

4,233

ARENA SILÍCEA

H

6,006

0,631

1,752

5,522

INTERIOR TANQUE                                                                                                                   

SILICATO ALUMINIO

A

50,107

0,924

14,615

8,088

Tabla 5. Resultados de concentración de fracción respirable (FR) y SiO2 presente en la FR y de los índices de exposición en diferentes escenarios de exposición y haciendo uso de silicato de aluminio y arena silícea como materia prima. Los resultados de la concentración se expresan en mg/m3. Para el significado de s1, s2, v1, v2 y v3 ver el texto que sigue.

Los índices de exposición tanto para fracción respirable como para sílice libre son muy altos, superando en la mayoría de ocasiones la unidad. En trabajos en carpa sin ventilación la diferencia entre los resultados obtenidos es debido a que en la empresa F la aplicación de chorreo de arena se realiza en una embarcación de recreo de 6m (condiciones s1). La proximidad del operario a la superficie del casco, proyección de arena próxima a las vías respiratorias del trabajador y volumen pequeño de la carpa impiden la dispersión de la materia usada. Para la empresa A sin embargo contamos con una embarcación de grandes dimensiones y se trabaja bajo una carpa industrial en una superficie amplia y volumen superior a 1.680 m3 (condiciones s2).

En los resultados obtenidos con sistemas de ventilación la diferencia radica en que en el primer caso (condiciones v1) hay un operario trabajado en el interior de la carpa.  El segundo dato se corresponde a muestras tomadas en el andamio superior (condiciones v2) y el tercer dato a muestras tomadas en la zona inferior del andamio (condiciones v3)  con la presencia de 2 aplicadores a la vez. El aerosol formado durante el chorreado de arena tiene a depositarse en la parte inferior de la embarcación, provocando una mayor concentración residual. (El interior de la carpa presenta un sistema de andamios entre 3 y 4 alturas para facilitar la movilidad de los operarios y cuyas dimensiones se adaptan a la manga y eslora de la embarcación)

Los valores obtenidos en caso de trabajo en interior de tanques superan en más de 14 veces el VLA-ED de la fracción respirable y en más de 8 veces para el contenido de sílice libre cristalina. En este caso se trabaja en ausencia de ventilación y en un espacio reducido.

Figura 3. Índices de exposición para FR (color azul)  y SiO2 (color naranja) en diferentes escenarios de exposición usando silicato de aluminio como producto abrasivo. Escenarios de exposición: s1, carpa sin ventilación ni extracción en embarcaciones pequeñas; s2 carpa sin ventilación ni extracción en embarcaciones grandes; e, carpa con extracción; v1, ventilación en carpa con un trabajador; v2 y v3 corresponden a dos operarios a la vez trabajando en el interior de la carpa, v2 operario situado en la parte superior del andamio y v3 operario situando en la parte inferior del andamio; t, trabajo en el interior de tanques.

Materia particulada

De las 45 muestras de materia particulada tomadas desde marzo de 2013 a febrero de 2014, 13 de ellas corresponden a operaciones de chorreo de arena. De esas 13 muestras, 11 son tomadas mientras se usa silicato de aluminio de granalla 4 y 2 muestras se tomaron cuando se utilizaba arena silícea.

OPERACIONES BAJO CARPA O ENVOLTURA PLÁSTICA

SILICATO DE ALUMINIO

EMPRESA

ED (mg/m3)

I

EPIs/Equipos

Ta,H

SIN VENTILACIÓN    

F (s1)

A (s2)

45,49834,378

4,5493,438

SRSA

A1P2

CON EXTRACCIÓN

G

22,326

2,233

CON VENTILACIÓN

A (v1) (v2) (v3)

33,521

3,352

29°C, 64%

258,285

25,828

A1P2

240,83

24,083

ARENA SILICEA

H

91,712

9,171

SRSA

INTERIOR TANQUE                                                                                                                   

SILICATO ALUMINIO

A

319,928

31,993

A1P2

9°C, 79%

Tabla 6. Resultados exposición diaria (ED) de fracción respirable (FR) y SiO2 presente en la fracción respirable  y de los índices de exposición (I) en diferentes escenarios de exposición para una jornada de 7 horas de exposición para silicato de aluminio y arena silícea. Los resultados de la concentración se expresan en mg/m3. SRSA: Sistema respiración semiautónomo;  A1P2 Mascarilla con filtros combinados para vapores orgánicos y materia particulada (norma UNE EN 405:2002)

Los resultados obtenidos (ED e I) para materia particulada en los diferentes escenarios de exposición siguen el mismo orden de respuesta que los obtenidos para fracción respirable, a excepción de la realización de tareas con extracción cuyos valores son menores. La situación más desfavorable, como era de esperar, tiene lugar en el interior del tanque.

Los índices de exposición (I) obtenidos en operaciones con ventilación en el interior de carpa en las situaciones v2 y v3 son muy superiores al índice de exposición obtenido en trabajos en ausencia de ventilación e interior de carpa (s1 y s2). Las tareas se han realizado en condiciones de trabajo diferentes, para s1 y s2 sólo había un aplicador en el interior de la carpa, mientras que en la en la situación v2 y v3 había dos aplicadores trabajando de forma simultánea sobre la misma zona del casco, v2 corresponde a la situación del aplicador en la parte superior del andamio y v3 a la situación del trabajador en la parte inferior del andamio.

El resultado del índice de exposición (I) obtenido en condiciones de trabajo en interior de carpa con la presencia de un aplicador, v1, es levemente inferior a los obtenidos en ausencia de ventilación, resultado que confirma que el sistema de ventilación no es suficiente para las condiciones en las que se lleva a cabo la aplicación.

Metales presentes en la fracción inhalable.

La toma de muestra de metales en la fracción inhalable se ha realizado durante la operación de desbastado con silicato de aluminio de granalla 4 en interior de tanques (escenario E4) y en el chorreo de arena en carpa con arena silícea (escenario E3). De forma simultánea se han tomado muestras de materia particulada en las dos situaciones anteriores.

Interior tanque (silicato aluminio)

Chorreo arena en carpa  (arena silícea)

C (mg/m3)

I (7h)

C (mg/m3)

I  (7h)

M1

M2

M3

M4

M5

M1

M2

M3

M4

M5

M6

M6

Al

267,259

126,382

160,376

19,806

14,373

23,384

11,058

14,033

1,733

1,258

0,269

0,024

Fe

13,435

43,419

3,775

30,551

28,309

2,351

7,598

0,661

5,346

4,954

0,309

0,054

Mg

0,710

0,275

0,397

5,334

3,884

0,062

0,024

0,035

0,467

0,336

0,062

0,005

Ti

0,096

0,029

0,029

1,174

1,005

0,008

0,003

0,003

0,103

0,088

0,018

0,002

Zn

0,080

0,017

0,029

1,012

0,841

0,035

0,008

0,013

0,443

0,368

0,404

0,177

Cu

0,065

0,015

0,021

0,212

0,177

0,057

0,013

0,018

0,185

0,155

6,142

5,374

Pb

0,022

---

---

0,033

0,020

0,125

---

---

0,192

0.016

---

---

Cd

0,017

---

---

---

---

1,515

---

---

---

---

---

---

V

0,035

0,003

0,062

0,067

0,044

0,609

0,046

1,088

1,171

0,778

0,0003

0,006

Cr

0,024

0,0003

0,001

0,027

0,021

0,425

0,004

0,022

0,466

0,360

---

---

Mn

0,100

0,022

0,037

0,236

0,257

0,439

0,097

0,165

1,032

1,123

---

---

Co

0,016

---

---

---

---

0,707

---

---

---

---

---

---

Ni

0,030

---

0,036

0,063

0,052

1,317

0

0,158

2,739

2,256

---

---

Efecto aditivo Metales

31,034

18,851

16,195

13,877

11,792

5,642

Tabla 7. Resultados (concentraciones e índices) MeMP en escenarios E4 y E3. Las celdas sombreadas en gris indican las situaciones donde el índice supera el valor límite. En azul se recoge el valor del índice de exposición para la mezcla, supuestos efectos aditivos. Las muestras en el interior del tanque corresponden a jornadas laborales diferentes.

La presencia de metales en fracción inhalable es mayor en el interior del tanque que en operaciones en carpas. El espacio reducido del tanque genera una mayor concentración en el interior que en el caso de la carpa. La presión de trabajo para el chorreo es de 9 y 11 bares en el interior del tanque y de 3 bares en chorreado con arena (decapado superficial). Respecto a la disminución de los índices de exposición en el interior del tanque (M1, M2, M3, M4 y M5 sombreadas en azul) hemos de tener en cuenta que las primeras muestras corresponden a la superficie más profunda del tanque ya que el operario realiza el trabajo desde el interior hacia la parte exterior, tal como se indicó anteriormente.

En el caso de las muestras anteriores se tiene en cuenta el efecto aditivo de la mezcla. La información toxicológica de los metales pone de manifiesto que la mayoría de efectos se producen en sistemas diana comunes tales como el sistema nervioso central y periférico, hepático, pulmonar, renal, muscular, mucosas ,piel y digestivo. [17] [18]

El cálculo de la media geométrica (MG) de los índices de exposición para la mezcla en la FR (celdas sombreadas en color azul, tabla 7) para tareas de trabajo en carpa con arena silícea es de 0,0189. [11] Como el valor obtenido es menor o igual a 0,5 podemos indicar que la exposición a metales presentes en la fracción respirable en carpas es aceptable, pero es necesario establecer un plan de mediciones periódicas para comprobar que la exposición continúa siendo inferior al valor límite.

Metales presentes en la fracción respirable

MFR02

MFR03

MFR04

MFR05

MFR06

MFR07

MFR08

MFR09

E4. Interior tanque (silicato aluminio)

E3. Trabajo en carpa (arena silícea)

Al

0,5180,045

2,5510,223

2,3290,204

2,6210,229

---

0,1090,010

1,3480,118

0,0090,001

Fe

1,2250,214

5,9491,041

5,7521,007

5,9071,034

---

0,1270,022

2,1230,372

---

Mg

---

1,7950,157

0,1610,014

0,2740,024

---

---

---

---

Ti

0,0420,004

0,1800,016

3,1610,277

0,1740,015

0,0010,000

0,0140,001

0,0810,007

0,0050,000

Zn

0,0050,002

0,4750,208

0,1770,077

0,1870,082

---

0,0050,000

---

---

Cu

---

0,1920,168

0,0450,039

0,1020,089

0,0430,037

0,4030,352

---

0,4910,430

Pb

---

---

---

---

---

---

---

---

Cd

---

---

---

---

---

---

---

---

V

0,0010,026

0,0080,135

0,0070,118

0,0070,130

---

0,0000,003

0,0020,041

---

Cr

---

---

---

---

---

---

---

---

Mn

0,0280,121

0,1390,608

0,0690,302

0,0710,312

---

---

0,0080,035

---

Co

---

---

---

---

---

---

---

---

Ni

---

0,0050,225

0,0060,266

0,0050,233

---

--

---

---

I aditivo

0,412

2,781

2,304

2,148

0,037

0,0389

0,573

0,431

Tabla 8. Resultados MeFR en escenarios E4 y E3. La cifra superior corresponde a la concentración de la muestra en mg/m3. La cifra inferior y en cursiva es el índice de exposición para una jornada laboral de 7h. En gris se sombrean los resultados donde el índice de exposición supera la unidad. La última fila (Iaditivo )  indica el índice teniendo en cuenta el efecto aditivo de la mezcla.

Las muestras se han tomado durante una misma jornada tanto para E4 como para E3. En el escenario E4, de las 4 muestras analizadas, 3 superan el valor límite, mientras que en el caso de E3 dos de las muestras presentan un I < 10. En el segundo caso las dos primeras muestras (MFR06 y MFR07) se toman al inicio de la actividad y las muestra MFR08 y MFR09 a continuación, al tratarse de un espacio de trabajo cerrado la acumulación de materia en suspensión es mayor a medida que transcurre la jornada. Aunque para el chorreo con arena silícea no se supera el valor límite, los resultados obtenidos reflejan la necesidad de realizar un control periódico.[11]

Conclusiones

Podemos afirmar que la situación higiénica para las tareas de chorreo de arena evaluadas no puede darse como aceptable. Aunque en determinadas tareas se disponga de sistemas de extracción o ventilación, ésta no es suficiente. Es necesario diseñar sistemas eficaces que combinen la extracción de la materia particulada cuando se genera y la ventilación y que sean compatibles con el trabajo en andamios en el interior de carpa y las condiciones de trabajo. La presencia de varios operarios a la vez realizando trabajos en carpas, debe ser tenida en cuenta a la hora de diseñar los sistemas de ventilación.

Durante las visitas realizadas no se ha observado diferencia en cuanto a la ventilación para tareas donde sólo había presencia de un trabajador respecto a las mismas tareas realizadas de forma simultánea por varios trabajadores en el interior de la carpa y ubicados en diferentes niveles del andamio.  La presencia de metales tanto en la MP como FR indica la necesidad de incluirlos en las evaluaciones higiénicas de las tareas de chorreo de arena. La aplicación de los métodos de muestreo tradicionales[19] para FR y SiO2 tampoco es aplicable a este tipo de actividades (mediciones durante toda la jornada laboral) debido a la saturación de las muestras. Se deben definir nuevas estrategias de muestreo que permitan medir de forma simultanea estos parámetros en tiempos de muestreo menores y de forma representativa.[20]

El excesivo uso de mascarilla A1P2 frente a los equipos de respiración autónomo se asocia a la falta de movilidad en este tipo de entornos. Se debe potenciar el uso de equipos de respiración autónomos diseñando sistemas que permitan al trabajador realizar las tareas de forma adecuada.[21]

El análisis de los resultados indica que:

— Se confirma la presencia de Cu en el residuo generado tras la operación de chorreo de arena procedente de restos de antifouling de la superficie del casco. También observamos un aumento en la concentración de metales como Al, Mg, Pb, Zn, Ti y V en las muestras de residuo generado tras la aplicación del chorro de arena. La presencia de Pb se detecta en las fracciones respirable e inhalable en la jornada de chorreo de arena con arena silícea.

— La concentración de SiO2 en tareas en carpa depende de la materia prima utilizada y de las condiciones de aplicación. Como era de esperar, el índice de exposición (I SiO2) para arena silícea supera a los obtenidos con silicato de aluminio.   

Figura 4. Índice de exposición de operaciones en carpa sin ventilación (s1,s2), con extracción (e) y con ventilación (v1,v2,v3) utilizando silicato de aluminio como producto abrasivo. La muestra as corresponde al índice de exposición haciendo uso de arena silícea en carpa.

— La ubicación de la extracción influye en la concentración de materia particulada en el aire. Para operaciones en carpa el índice de exposición obtenido FR (2,642) es superior al índice de exposición obtenido con sistema de ventilación y un trabajador (1,232(v1)) e inferior a la misma operación con dos trabajadores (6,825 (v2), 9,004 (v3)). Los datos para MP indican que el índice de exposición para tareas con extracción es menor que los realizados en presencia de ventilación. El sistema de extracción localizada consta de una tobera que se sitúa en el suelo, próximo a la zona de trabajo, la fracción de MP presenta mayor peso que la FR y tiende a acumularse antes en el suelo que la FR. Como la FR y MP son generadas en la misma operación se debería combinar un sistema de extracción localizada para MP y optimizar un sistema de ventilación para FR de forma simultánea.

— El análisis de metales presentes en la fracción inhalable refleja altos índices de exposición debido a su presencia en la materia prima y superficie desbastada. El índice de exposición se calcula teniendo en cuenta el efecto acumulativo de la mezcla. La situación más desfavorable se corresponde a la realización de trabajos en el interior de tanque (hecho que también se constata en el análisis de todos los agentes químicos evaluados). El análisis de metales en FR también confirma la presencia de los mismos aunque en este caso los índices de exposición sólo superan el valor límite en trabajos en el interior de tanque.

— Los agentes químicos muestreados en este estudio presentan elevada toxicidad. [22] La sílice libre está considerada como carcinogénico de tipo 1 por la IARC, a su vez la materia particulada y fracción respirable están asociadas a enfermedades neumoconióticas.[3] Algunos de los metales presentes en las muestras como el Al, Mg, Ti, Cu, Zn y V también están asociados a efectos neumoconióticos. Debe estudiarse con mayor rigor los efectos toxicológicos de la mezcla, revisando los posibles efectos aditivos o sinérgicos, complementando los datos con estudios epidemiológicos y de monitorización biológica.

Agradecimientos

Agradecemos sinceramente la colaboración de la Sociedad de Prevención de FREMAP por la cesión de equipos de muestreo, así como a los Serveis Cientificotècnics y Departament de Química de la Universitat de les Illes Balears (UIB) por su apoyo en la cesión de instalaciones y medios para el desarrollo de la fase analítica del proyecto. Se agradece el apoyo de la Dirección General de Universidades, Investigación y Transferencia del Conocimiento del Govern de les Illes Balears.

Finalmente agradecemos especialmente la colaboración, disponibilidad, gentileza y apoyo de la empresas que voluntariamente han participado en este proyecto.

Referencias Bibliográficas

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