Intervención eficiente del ambiente en sistemas de preparación de Carbón y Coque -Experiencia Exitosa Colombia

Las fuentes de energía sostenible para el mundo es un tema que ha dado pie a un sin número de debates. Pero, ¿qué ocurre con fuentes de energía como el carbón y coque, las cuales hasta ahora han permitido el auge de la industrialización y su impacto en la salud y calidad de vida de los empleados en dicha industria? Una de las claves para que la eficiencia de este producto sea plenamente útil es garantizar su calidad y para evaluar esos estándares es necesario procesos que son realizados por colaboradores en salas de preparación de material. Nuestro objetivo fue implantar un diseño eficiente para la adecuada intervención del riesgo de material particulado en recintos de preparación de carbón y coque. Para lograr nuestro objetivo se realizó un detallado estudio de Grupos de Exposición Similar y los niveles de concentración a los que se exponen nuestros colaboradores en salas de preparación bajo diferentes contextos; los cual nos dio bases para rediseñar procesos y medidas de ingeniería.
Keywords: 
Intervención; Higiénica; Eficiencia; Sistemas; Coque; ORP Conference
Main Author: 
Luis Alberto
Madero Reales
Inspectorate
Colombia
Co-authors: 
Álvaro
Arqué
Colombia

Introducción

Las campañas de monitoreo relacionadas con la caracterización de la exposición ocupacional a riesgos higiénicos en ambientes de trabajo se realizan empleando desde pocos, hasta quizá miles de trabajadores. Es conocido que la magnitud de estas exposiciones varía minuto a minuto, hora tras hora, y día a día, por tal motivo se convierte en el objetivo principal del higienista industrial caracterizar dichas exposiciones en todos los trabajadores, ante todo tipo de agentes sobre una base diaria y de forma permanente, siendo su reto hacerlo de la manera exacta y eficiente posible, teniendo en cuenta la variabilidad de dichas exposiciones a través del tiempo. Al final, la meta es que, sobre la base de las mediciones ambientales, todos los trabajadores puedan estar caracterizados con el fin de establecer estrategias preventivas apropiadas.

 

En la mayoría de las empresas es difícil medir las exposiciones a cada trabajador y, aun así, si estas evaluaciones fueran posibles, la medición de la exposición diaria a cada trabajador rara vez es práctica, debido tanto a las limitaciones de los recursos disponibles en la mayoría de empresas así como al estado actual de la instrumentación en higiene industrial.

Una estrategia para enfrentar estos retos es mediante la organización de trabajadores que pueden compartir exposiciones similares dentro de un grupo. Bajo este concepto, la caracterización cualitativa o cuantitativa de la exposición de uno o de algunos trabajadores de un grupo se puede extender a todos los trabajadores y entenderse como “representativa” de las exposiciones de cualquier trabajador que pertenezca al grupo seleccionado. Esta estratificación de trabajadores dentro de “grupos de exposición similar” permite que los recursos sean asignados de manera eficiente, de tal modo que, puedan caracterizarse todas las exposiciones presentes en un sitio de trabajo en particular, con el mínimo de inversión en campañas de monitoreo pero con el máximo de representatividad.

Un Grupo de Exposición Similar (GES) se define como “Un conjunto de trabajadores que comparten un mismo perfil de exposición hacia un agente o conjunto de agentes”. El concepto de GES apunta hacia la caracterización de agentes y tareas con el fin de organizar a trabajadores en grupos conformados sobre la base de un perfil de exposición similar. Los trabajadores se agrupan considerando la similitud y frecuencia de las tareas, los materiales y procesos con los cuales ellos trabajan, y la similitud de la forma en la que ellos desempeñan tareas. Los grupos se diseñan para ser dinámicos y flexibles, por tanto los trabajadores pueden asignarse a uno o más GES y pueden ser eliminados o redefinidos cuando existen cambios en los procesos, tareas o agentes higiénicos de interés.

Metodología

El estudio detallado tiene como objeto suministrar una información valida y fiable sobre la exposición, conocer cuál es el modelo de la misma y obtener datos cuantitativos de las concentraciones ponderadas correspondientes a la exposición laboral para evaluar el riesgo, mediante la comparación con el valor límite de ponderación diaria (TLV-TWA).

En el presente caso, se llevaron a cabo mediciones en días diferentes bajo proyectos, circunstancias y operaciones representativas de la exposición ocupacional a los contaminantes químicos objeto de análisis, con lo cual se logró obtener información necesaria para permitir asegurar, con un nivel de confianza del 95%, cual es el comportamiento del riesgo con relación a los umbrales limite permisibles, no solo en los días en que se tomaron las muestras, sino también en el futuro, siempre y cuando se mantengan las mismas condiciones.

Estrategia de muestreo

El muestreo aleatorio de tipo estratificado requiere un número relativamente pequeño de muestras que permite incluir subgrupos de personas altamente expuestas. Para tal fin se estructuraron 18 GES, incluyendo trabajadores que realizan tareas semejantes y pueden, por tanto, suponerse que tienen exposición similar.

Para el caso, se tomó el estadístico requerido, obteniendo un tamaño de muestra acorde con la población de cada GES con valores de α= 0.05 y de β= 0.1, es decir con un 95% de probabilidad, bajo la hipótesis de que dentro del grupo muestreado (n) se encontrará uno de los trabajadores incluido en el grupo de los de mayor exposición. La tabla 1 resume el tamaño de la muestra para cada GES.

Tabla 2 Estrategia de muestreo para contaminantes químicos por GES Carbón

No.

GES

Cargos

Proyecto

SiO2

PNOS (FR)

Polvo de Carbón

1

GES/C/AMS/NORTE

Auxiliares de Muestreo y Preparación (Sala de Preparación)

**

6

6

6

2

GES/C/AMM/NORTE

Auxiliares de Muestreo (Muestreador)

6

6

6

3

GES/C/JP/NORTE

Jefes de Preparación, Jefe de Turno

3

3

3

4

GES/C/JTSC/NORTE

Supervisores, Jefes con exposición en campo

3

3

3

5

GES/C/LAB/NORTE

Analistas de Laboratorio

6

6

6

6

GES/CQ/AM/NAL

Auxiliar de Muestreo y Preparación

**

6

6

6

7

GES/CQ/JP/NAL

Jefes de Preparación, Jefe de Turno

3

3

3

8

GES/CQ/LAB/NAL

Analistas de Laboratorio

3

3

3

9

GES/CQ/JTSC/NAL

Supervisores, Jefes con exposición en campo

3

3

3

10

GES/CQ/S/NAL

Survayor

3

3

3

PNOS-FR. Partículas Insolubles o Poco Solubles sin una Clasificación Definida en la Fracción Respirable

SiO2. Perfil de Sílice Cristalina (Cuarzo, Cristobalita y Timidita)

Polvo de Carbón. Partículas como polvo de carbón Bituminoso o Antracita en la fracción respirable

Métodos de muestreo & análisis

El sistema de captación se ubicó próximo a la atmosfera respiratoria del trabajador el cual corresponde a la semiesfera de 300 mm de diámetro que se extiende por delante de su cara y cuyo centro está en el punto medio de la línea bisecante a sus orejas. Posteriormente el medio fue enviado a un laboratorio acreditado AIHA, para determinación cualitativa y cuantitativa los contaminantes químicos objeto de análisis.

Una vez realizadas las mediciones y teniendo en cuenta las concentraciones halladas se procesaron estadísticamente los resultados de cada grupo de exposición similar ajustada a la jornada de trabajo.

La tabla 3 amplia los métodos de toma de muestra y análisis de referencia en la presente campaña evaluativa.

Tabla 3 Métodos de Toma de Muestra y Análisis

Analitos

Método

Medio de Recolección

Técnica de Análisis

Material Particulado Fracción Respirable

NIOSH 0600

5 um 37 mm PVC

GRAV

Perfil de Sílice Cristalina

NIOSH 7500

5 um 37 mm PVC

DRX

Instrumentos de medida

Teniendo en cuenta recomendaciones y consideraciones técnicas de los métodos de toma de muestra y análisis de referencia se utilizaron bombas de muestreo personal de flujo graduable calibradas a un caudal de flujo constante de acuerdo a los métodos de toma de muestra y análisis de referencia, al cual se le incorporaron manguera flexible y a su vez sistemas de captación compatibles con la técnica analítica. Los métodos de toma de muestra y análisis corresponde a los sugeridos para realizar mediciones de larga duración para un trabajador con movilidad, implicado en tareas complejas o imprevisibles o realizando un gran número de tareas discretas. Los instrumentos de medida y los certificados de calibración electrónica se encuentran en el anexo B de este informe.

La calibración de campo incluyó una verificación de los caudales pre y post medición, esta consistió en aplicar antes de cada serie de mediciones y al final de cada serie diaria de mediciones, una calibración de campo en un emplazamiento limpio similar en condiciones de presión y temperatura a las condiciones de campo, mediante un calibrador de burbuja jabonosa debidamente calibrado electrónicamente. Para el control del muestreo se acudió a desechar aquellas que representaran diferencias de calibración superiores al 5%, caso que no se produjo en el presente proceso evaluativo.

Valores de referencia

Los criterios de referencia o Valores Límites Umbrales están relacionados con concentraciones que representan condiciones bajo las que se considera que la mayoría de trabajadores podrían estar repetidamente expuestos, día tras día, sin que aumente la probabilidad de ocurrencia de efectos adversos relacionados a su salud.

Para la presente evaluación se tuvo en cuenta el criterio establecido por la Conferencia Americana de Higienistas Industriales del Gobierno (ACGIH), adicionalmente con el fin de ajustarse a la Jornada Laboral Colombiana establecida por el marco legal en 48 horas semana, se realizó un ajuste acudiendo al modelo de Brief & Scala, en el entendido que los valores de referencia recomendados por la Asociación están definidos para 40 horas.

Tabla 4 Criterios ACGIH 2013

Sustancia

TLV- TWA

TLV-TWA B&S

TLV-STEL/

STEL-C

Notaciones

Observaciones

PNOS Fracción Respirable

3 mg/m3

2.3 mg/m3

-

-

Appendix B ACGIH PNOS

Polvo de Carbón

Antracita

4 mg/m3(R)

3.12 mg/m3

-

A4

Daño Pulmonar; Fibrosis Pulmonar

Polvo de Carbón

Bituminoso

0.9 mg/m3(R)

0.70 mg/m3

-

A4

Daño Pulmonar; Fibrosis Pulmonar

Sílice Cristalina-Alfa Cuarzo, y Cristobalita

0.025 mg/m3

0.0195 mg/m3

-

A2

Fibrosis Pulmonar, Cáncer de Pulmón

Convenciones

TLV-TWA: Concentración media ponderada en el tiempo, para una jornada normal de trabajo de 8 horas y una semana laboral de 40 horas, a la que pueden estar expuestos casi todos los trabajadores repetidamente día tras día, sin efectos adversos.

TLV-STEL= Concentración a la cual pueden estar expuestos durante un periodo breve (normalmente, 15 minutos) los trabajadores sin sufrir irritación, daños crónicos o irreversibles o reducir el rendimiento en el trabajo.

B&S: Brief Scala (Patty´s Industrial and Toxicology), corrección 48 horas semanales.

BEI: índice de exposición biológica

A2: Sospechoso carcinogénico en humanos

A4: No clasificable como carcinogénico en humanos (R): Fracción Respirable

Resultados

En el GES de Auxiliares de Muestreo y Preparación (Sala de Preparación) se tomaron en total 6 muestras de material particulado en la fracción respirable como polvo de carbón bituminoso y antracita con análisis de sílice cristalina; las cuales permiten establecer que el 50% de las evaluaciones reportan concentraciones por debajo del límite de cuantificación de la técnica analítica, indicando un riesgo bajo para la exposición a Cristobalita y Tridimita.

Tabla XX Resultados Grupo de Exposición Similar Auxiliares de Muestreo y Preparación (Sala de Preparación)

FR, Carbón & SIO2

PNOS FR

Carbón

Bituminoso

Carbón

Antracita

Cuarzo

Concentración [1]

1.67 mg/m3

1.67 mg/m3

1.67 mg/m3

0.27 mg/m3

Concentración [2]

1.44 mg/m3

1.44 mg/m3

1.44 mg/m3

0.152 mg/m3

Concentración [3]

0.438 mg/m3

0.438 mg/m3

0.438 mg/m3

0.036 mg/m3

Concentración [4]

0.697 mg/m3

0.697 mg/m3

0.697 mg/m3

0.049 mg/m3

Concentración [5]

1.74 mg/m3

1.74 mg/m3

1.74 mg/m3

0.0754 mg/m3

Concentración [6]

0.288 mg/m3

0.288 mg/m3

0.288 mg/m3

0.04 mg/m3

MVUE

1.0693

1.0693

1.0693

0.1007

LCL

0.6623

0.6623

0.6623

0.0609

UCL

2.9612

2.9612

2.9612

0.2922

GSD

2.14

2.14

2.14

2.23

OEL

2.34 mg/m3

0.70 mg/m3

0.31 mg/m3

0.0195 mg/m3

Índice de Exposición

0.46

1.52

3.42

5.16

Índice de Riesgo

1.26

4.21

9.48

14.98

Discusión de resultados

Para el 50% de los casos se identifica que los analitos evaluados correspondientes a material particulado como polvo de carbón bituminoso, antracita y Sílice Cuarzo reportan concentraciones que superan desde 1 hasta de 5 veces el valor de referencia indicando un riesgo alto por la presencia de estos agentes de riesgo. Las evaluaciones fueron tomadas en diferentes días y proyectos en operación lo que permite establecer con altos niveles de confianza las condiciones de peor caso y la tendencia media de exposición del colectivo laboral.

Estos altos valores de concentración podrían estar asociados a la constante manipulación y tratamiento del carbón, que genera una alta volatilización de los aerosoles en el área de trabajo, teniendo en cuenta que la molienda y división no se realice en espacios cerrados con sistemas de extracción localizada que permitan la captación de partículas en las fuentes de volatilización.

Intervención y conclusiones

Una vez se cuenta con esta información veraz; se define una intervención óptima para la sala de preparación principal de ICL (Inspectorate Colombia Limitada). Sin duda, la tendencia global es inclinarse gradualmente a tecnologías que permitan que los procesos de minería no impacten negativamente ni en el ser humano ni en el ambiente, para lo cual se hace estrictamente necesario controlar las emisiones de polvo de carbón y coque presente en la operación. Para ICL como actor en medio de las actividades de minería de carbón y coque, y en línea con el compromiso frente a su talento humano, continuar creando condiciones adecuadas para el desarrollo del papel que jugamos en la cadena productiva; tomando como base la tendencia global en la industria carbonífera y la información del proyecto GES ICL, decide encapsular su proceso de preparación. El sistema consta de una extracción localizada en cada uno de los equipos usados en la sala, dichos equipos se encuentran dentro de contenedores a la medida que restringen el material particulado al espacio ocupado por el equipo. Estos contenedores a su vez están conectados de forma individual a una red de ductos que van dirigidos a un colector de polvo que maneja un caudal de 2000 CFM (cubic foot per minute), que para el tamaño del área, garantiza la no permanencia del material particulado dentro del área de la máquina. Por otro lado, el sistema cuenta al final con un filtro de manga que evita emisiones de carbón al ambiente.

Esto ha permitido a ICL reducir en un 80% el nivel de exposición del talento humano que nos apoya en este proceso. Alcanzar esta cifra en reducción de concentración material particulado, sumado a los demás niveles de intervención como capacitación en el tema de autocuidado frente al riesgo y el uso adecuado de elementos de protección personal, nos da la tranquilidad de estar creando condiciones óptimas para el desarrollo de nuestras operaciones. Además, anular las emisiones al ambiente, haciendo así un aporte integral en esa búsqueda global de bienestar para el ser humano y el planeta.

Referencias bibliográficas

  • 1. ACGIH 2011. Threshold Limit Values for Chemical Substances (TLV´s) and Physical Agents Biological Exposure Indices (BEI’s). Cincinnati. OH. USA.
  • 2. Documentation of the TLV´s and BEI´s with other Worldwide Occupational Exposure Values – 2007.
  • 3. FUNDACIÓN MAPFRE. Manual de Higiene Industrial. Capítulos 7. Cuarta edición. 1996.
  • 4. http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0293.html
  • 5. NIOSH. Pocket Guide to chemical hazards, US Department of Health and Human Services. CDC. Washington DC. USA. 1998.
  • 6. OSHA. Industrial hygiene field operation manual. Washington DC, department of labor, OSHA instruction CPL 2.45B
  • 7. GATISO NEUMO (2006), Guía de Atención Integral Basada en la Evidencia para Neumoconiosis (Silicosis, Neumoconiosis del minero de carbón y Asbestosis)

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