Càlculs per avaluar l’exposició a agents químics (1) (2) PDF

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Machine Translated by Google Evaluación de la exposición a contaminantes químicos Riesgos químicos y biológicos ambientales Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 27 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos 2. Cálculos para evaluar la exposición a agentes químicos El objetivo de las medidas de la concentración ambiental es evaluar el riesgo de los agentes químicos peligrosos presentes en el puesto de trabajo y poder llegar a conclusiones. Para que esto sea posible, los resultados de estas medidas deben compararse con los valores límite ambientales. En ocasiones, los instrumentos de medida nos proporcionan directamente los resultados para poder compararlos con los valores límite ambientales, pero en la mayor parte de los casos esto no es así. Para poder llevar a cabo esta comparación es necesario: Tener un único resultado representativo para poder compararlo con el valor límite ambiental. Que este resultado se exprese en las mismas unidades que los valores límite ambientales. Que este resultado haga referencia a una jornada laboral de 8 horas, en caso de que se quiera comparar con un valor límite ambiental de exposición diaria (VLA­ED), puesto que los VLA­ED también se refieren a una jornada de 8 horas. Que este resultado se refiera a una exposición de 15 minutos, en caso de que se quiera comparar con un valor límite ambiental de exposición corta (VLA­EC), ya que los VLA­EC también se refieren a una exposición de 15 minutos. Es necesario, por tanto, realizar ciertos cálculos. Los cálculos más habituales en higiene son los que se realizan cuando se hace pasar un volumen de aire a través de un soporte y el contaminante queda retenido: cálculo del volumen de aire, de la concentración en el ambiente y de la concentración media ponderada, cálculo de la exposición diaria, del índice de exposición, etc. 2.1 Cálculo del volumen de aire que ha pasado durante la toma de la muestra Puede ampliar la Cuando se realiza la toma de muestras, se hace pasar un volumen de aire a través de un soporte información sobre la toma de muestras de en el que el contaminante queda retenido. contaminantes químicos en la unidad didáctica “Cuantificación de agentes Para calcular el volumen de aire (V), deberá conocerse el caudal (Q) de la bomba de muestreo y el químicos”. tiempo de muestreo (t). El volumen (V) se puede calcular con la fórmula V = caudal · tiempo = Q · t Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 28 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos Es muy importante que las unidades de trabajo sean coherentes. El caudal de la bomba generalmente se expresa en litros por minuto (l/min), por tanto, el tiempo debe expresarse en minutos(min). De esta forma, las unidades del volumen que se obtienen son litros (l). Ejemplo de cálculo del volumen Supongamos que se toman muestras con un caudal de la bomba de 0,25 l/min durante dos horas. Q = 0, 25 l/min t = 2 horas Lo primero que debe hacerse en este caso, es expresar las unidades del tiempo en minutos. t = 2 horas · 60 = 120 min Por tanto, el volumen resultante es V = Q · t = 0, 25 · 120 = 30 l En la mayor parte de los casos los valores límite se expresan en mg/m3 , por este motivo conviene expresar el volumen en m3. Cambio de litros a m3 Recuerde que para pasar de litros a m3 basta ,con dividir el volumen entre 103. Por ejemplo: V = 30 l = 30/1000 = 0,03 m3 2.2 Cálculo de la concentración en un momento determinado Cuando el técnico higienista lleva a cabo la toma de muestras de un contaminante determinado, y lleva las muestras para su análisis, generalmente el laboratorio le facilita la masa de contaminante en la muestra (m) como mg/muestra o µg/muestra. A partir de este dato y del volumen de aire (V) que ha pasado durante la toma de la muestra, se puede calcular la concentración (c) de contaminante presente en el puesto de trabajo. La concentración (c) puede calcularse como: c = masa/volumen = m/V Para obtener la concentración en mg/m3 , es necesario que la masa se exprese en mg y el volumen en m3. Ejemplo de cálculo de la concentración m = 0,15 mg V = 0,1 m3 c = m/V = 0,15/0,1 = 1,5 mg/m3 Recuerde que si la masa se expresa en µg, basta con dividirla por 103 para obtener mg. Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 29 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos Ejemplo de cálculo de la concentración con la masa expresada en µg m = 30 g = 0,03 mg V = 0,3 m3 c = m/V = 0,03/0,3 = 0,1 mg/m3 En caso de que la masa se exprese en g, también se puede optar por calcular la concentración en g/l, utilizando la equivalencia siguiente: 1 µg/l = 1 mg/m3. Ejemplo de cálculo de la concentración en $\mu$g/l con la masa expresada en µg m = 100 µg V = 10 l c = m/V = 100/10 = 10 µg/l = 10 mg/m3 2.3 Cálculo de la concentración media ponderada (c) a partir del tiempo Dado un conjunto de valores, la media ponderada es un parámetro que pretende tener en cuenta el peso o la importancia de cada valor respecto a los demás. Para su cálculo se asocia a cada valor un coeficiente según este peso. En el caso de las concentraciones ambientales, para que las medidas sean representativas de la exposición, a menudo es necesario tomar muestras diferentes y calcular las concentraciones correspondientes a cada una de estas muestras (c1, c2, c3,...). conseguir un único valor a partir de las distintas muestras se calcula la concentración media ponderada con el tiempo. Unidades de tiempo Para el cálculo de la concentración media ponderada, el tiempo podrá La concentración media ponderada se calcula así: c1 · t1 + c2 · t2 + expresarse tanto en horas como en c3 · t3 +... + cn · tn minutos, siempre que se utilice la c= misma unidad en el t1 + t2 + t3 +... + tn numerador y en el denominador de la donde c1, c2, c3,..., cn son las concentraciones correspondientes a cada una fórmula. de las muestras y t1, t2, t3,..., tn es el tiempo de muestreo para cada una de las muestras. La ponderación con el tiempo de muestreo da más o menos peso a las diferentes Ejemplo de concentración media ponderada La concentración concentraciones obtenidas, en función del período durante el que se ha estado obteniendo media ponderada en el tiempo la muestra. da más peso a una muestra tomada durante 1 hora de exposición que a otra que se haya tomado durante 35 minutos, puesto que los trabajadores Ejemplo de cálculo de la concentración media ponderada con el tiempo expresado en horas están expuestos más tiempo a la concentración de la primera muestra que en la de la segunda muestra. Se cogen tres muestras de un contaminante. El tiempo de muestreo ha sido t1 = 1,5 horas, t2 = 2 horas y t3 = 1 hora. Los resultados obtenidos son c1 = 0,84 mg/m3 , c2 = 1,02 mg/m3 y c3 = 0,95 mg/m3. 0, 84 · 1, 5 + 1, 02 · 2 + 0, 95 · 1 c= = 0, 94 mg/m3 1, 5 +2+1 Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 30 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos Ejemplo de cálculo de la concentración media ponderada con el tiempo expresado en minutos Se cogen dos muestras de un contaminante. El tiempo de muestreo ha sido t1 = 30 min y t2 = 25 min. Los resultados obtenidos son c1 = 2,54 mg/m3 y c2 = 2,85 mg/m3. 2, 54 · 30 + 2, 85 · 25 = c= 2, 68 mg/m3 30 + 25 Cuando un trabajo se desarrolla en tareas bien definidas y se conoce el tiempo de exposición correspondiente a cada tarea, a la hora de calcular la concentración media ponderada, se utiliza el tiempo de exposición en lugar del tiempo de muestreo. De esta forma, los resultados que se obtienen se acercan más a la exposición real de los trabajadores. Ejemplo de cálculo de la concentración media ponderada utilizando los tiempos de exposición Un trabajador está expuesto 5 horas al día a 200 mg/m3 de etilbenceno y las 3 horas restantes a 250 mg/m3. 200 · 5 + 250 · 3 c= = 218, 75 mg/m3 5+3 Fíjese que el tiempo utilizado corresponde al tiempo de exposición, no al tiempo de muestreo. 2.4 Cálculo de la exposición diaria (ED) o concentración media ponderada referida a 8 horas Para poder comparar la medida con el valor límite ambiental de exposición diaria (VLA­ED) la concentración debe hacer referencia a una jornada laboral de 8 horas, es decir, debe expresarse como una exposición diaria (ED). La exposición diaria puede calcularse así: t ED = c · 8 donde c es la concentración media ponderada y t es el tiempo de exposición en horas. Observe que el ED se calcula a partir del tiempo de exposición de los trabajadores, no del tiempo de muestreo. Fíjese que para calcular el ED el tiempo debe expresarse en horas. Ejemplo de cálculo del ED A partir de las muestras tomadas en un puesto de trabajo, se ha determinado que para un contaminante la concentración media ponderada es de 3,58 mg/m3. La exposición tiene lugar durante 4 horas al día. t ED = c · 4 = 3, 58 · = 1, 79 mg/m3 8 8 Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 31 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos 2.5 Cálculo de la exposición de corta duración (EC) Para poder comparar la medida con el valor límite ambiental de exposición corta (VLA­EC) la concentración debe hacer referencia a una exposición de 15 minutos, es decir, debe expresarse como una exposición corta (EC). Cuando se desea comparar con el VLA­EC lo que se hace generalmente es obtener las concentraciones tomando muestras de 15 minutos de duración. De esta manera, las concentraciones obtenidas coinciden con las EC y no es necesario realizar ningún cálculo. Sin embargo, en ocasiones, el período de muestreo puede ser inferior y debe calcularse la EC. La exposición corta se puede calcular así: t EC = c · 15 donde c es la concentración media ponderada y t es el tiempo de muestreo en minutos. 2.6 Cálculo del índice de exposición Para la comparación entre la exposición y el valor límite ambiental, se utilizan los índices de exposición (I). Los índices se obtienen dividiendo el valor de la exposición entre el valor límite. Estos índices son útiles para comparar la exposición diaria (ED) con el valor límite ambiental de exposición diaria (VLA­ED) y la exposición de corta duración (EC) con el valor límite ambiental de corta duración (VLA­EC). Unidades Los índices deben calcularse para cada jornada de trabajo, para cada agente químico Para poder calcular el índice de y en cada puesto de trabajo. exposición (I), las exposiciones (ED o EC) y los valores límite (VLA­ED o VLA­EC) deben tener las mismas unidades. Según se pretende comparar con el VLA­ED o con el VLA­EC, los índices de exposición se calculan de forma distinta. Cuando se quiere comparar el ED con el VLA­ED, entonces: ED Puede encontrar información I= sobre qué criterios se deben V LA − ED aplicar para valorar la exposición a partir de los Cuando se quiere comparar la EC con el VLA­EC, entonces: índices de exposición en el EC núcleo de actividad “Método de I= V LA − EC evaluación de la exposición a agentes químicos por inhalación: apéndice 4 de la guía técnica” en los apartados Los índices de exposición, tal y como se definen, no tienen unidades. “Valoración por comparación con el VLA­ED” y “Valoración por comparación con el VLA­ED”. Los índices superiores a la unidad (I>1) indican que la exposición es superior al valor límite ambiental. Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 32 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos Ejemplo de cálculo del índice de exposición a partir de la ED A partir de las medidas tomadas durante una jornada de trabajo se determina que la exposición diaria de un trabajador a etilbenceno es de 50 ppm. V LA − ED (etilbence`) = 100 ppm ED 50 I= = = 0, 5 V LA − ED 100 Ejemplo de cálculo del índice de exposición a partir de la EC Se determina EC=20 mg/m3 para una exposición a etilenglicol. V LA − EC (etilenglicol) = 104 mg/m3 EC 20 I= = = 0, 19 V LA − EC 104 2.7 Cálculo del efecto combinado de diferentes agentes químicos Cuando en el ambiente de trabajo hay más de un agente químico debe tenerse en cuenta el efecto combinado de todos ellos. Los índices de exposición nos permiten tener en cuenta el efecto conjunto de distintos contaminantes químicos. El documento LEP establece como criterio que, de no disponerse de información que indique otra cosa, se supone que los efectos son aditivos. Para determinar el efecto combinado de los agentes químicos se calcula el índice de exposición total (Itotal) sumando los índices de exposición correspondientes a cada uno de ellos (I1, I2,..., In): Itotal = I1 + I2 +... + In Los índices totales superiores a la unidad (Itotal>1) indican que se ha superattotal el VLA de la mezcla. Este cálculo es de aplicación a VLA­ED y VLA­EC. Ejemplo de cálculo del efecto combinado de distintos agentes químicos Los índices de exposición correspondientes a la exposición de un trabajador a distintos contaminantes son: Ixile` = 0, 12; Itolue` = 0, 23; Ietilbenze` = 0, 06 Itotal = 0, 12 + 0, 23 + 0, 06 = 0, 41 2.8 Paso de ppm a mg/m3 Para gases y vapores las concentraciones pueden expresarse en ppm o en mg/m3. En ocasiones, para comparaciones con los valores límites, es necesario convertir un valor expresado en ppm a mg/m3 o al revés. Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 33 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos La equivalencia entre ppm y mg/m3, cuando las condiciones ambientales son de 20 ºC y 101,3 kPa, es la siguiente: c(ppm) · PM(g) c(mg/m3 ) = 24, 04 en las que PM es el peso molecular de la substancia. Ejemplo de conversión de ppm a mg/m3 Exprese 100 ppm de monóxido de nitrógeno (NO) en mg/m3. El peso molecular aproximado del monóxido de nitrógeno es de 30 g/mol. 100 · 30 c(mg/m3 ) = → c(mg/m3 ) = 124, 79 mg/m3 24, 04 Ejemplo de conversión de mg/m3 a ppm Exprese 150 mg/m3 de etilamina en ppm. El peso molecular aproximado de la etilamina es 31 g/mol. c(ppm) · 31 150 = 24, 04 150 · 24, 04 = c(ppm) · 31 150 · 24, 04 c(ppm) = = 116, 32 ppm 31 Para calcular el peso molecular de las diferentes sustancias, debe conocerse su fórmula molecular y los pesos atómicos de los elementos que lo integran. El peso molecular se calcula sumando los pesos atómicos de cada uno de los átomos que salen en la fórmula molecular, y debe tenerse en cuenta que si un átomo sale más de una vez (es decir, aparece con un subíndice en la fórmula) debe multiplicarse su peso atómico por el número de golpes que sale en la sustancia. Ejemplos de cálculo del peso molecular a partir de los pesos atómicos Los pesos atómicos aproximados del carbono, hidrógeno, oxígeno y azufre son C = 12 g/mol, H = 1 g/mol; O = 16 g/mol; S = 32 g/mol. Los pesos moleculares de los siguientes compuestos son: CO (monóxido de carbono): PM = 12 + 16 = 28 g/mol CO2 (dióxido de carbono): PM = 12 + 16 x 2 = 44 g/mol SO2 (dióxido de azufre): PM = 32 + 16 x 2 = 64 g/mol CH4 (metano): PM = 12 + 1 x 4 = 16 g/mol H2SO4 (ácido sulfúrico): PM = 1 x 2 + 32 + 16 x 4 = 98 g/mol Generalmente, para realizar la conversión de ppm a mg/m3 o de mg/m3 a ppm, deberemos calcular previamente el peso molecular, a partir de los pesos atómicos. Ejemplos de conversión calculando el peso molecular Exprese 50 ppm de tetracloruro de carbono (CCl4) en mg/m3. Los pesos atómicos aproximados son C = 12 g/mol; Cl = 35,5 g/mol. PM = 12 + 35,5·4 = 154 g/mol Machine Translated by Google Riesgos químicos y biológicos ambientales 34 Evaluación de la exposición a contaminantes químicos 50 · 154 c(mg/m3 ) = → c(mg/m3 ) = 320, 30 mg/m3 24, 04