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77. Procesamiento químico

Editores de capítulos: Jeanne Mager Stellman y Michael McCann


Índice del contenido

Tablas y Figuras

Industria química
L de Boer

Desarrollo de un programa de gestión de seguridad de procesos
Richard S Kraus

Operaciones y procesos unitarios principales: una descripción general
Sídney Lipton

Ejemplos de operaciones de procesamiento químico

Producción de cloro y cáustica
El Instituto del Cloro, Inc.

Fabricación de pinturas y revestimientos
Michael McCann 

Industria del plástico
PK Law y TJ Britton

Industria biotecnológica
Susan B. Lee y Linda B. Wolfe

Industria pirotécnica
J.Kroeger

Mesas

Haga clic en un enlace a continuación para ver la tabla en el contexto del artículo.

1. Empleo en la industria química en países seleccionados
2. Algunos factores generales de selección del sitio
3. Consideraciones de seguridad del emplazamiento de la planta
4. Instalaciones generalmente separadas en diseños generales de planta
5. Consideraciones generales en el diseño de una unidad de proceso
6. Pasos para limitar el inventario
7. Separación de tanques y consideraciones de ubicación
8. Bombas en la industria de procesos químicos
9. Fuentes potenciales de explosión en el equipo
10. Productos volátiles de la descomposición de los plásticos.
11. Microorganismos de importancia industrial
12. Materias primas utilizadas en la fabricación de pirotecnia

Figuras

Apunte a una miniatura para ver el título de la figura, haga clic para ver la figura en el contexto del artículo.

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Categorías Niños

Sábado, febrero 26 2011 17: 09

Industria química

Adaptado de la 3ra edición, Enciclopedia de Salud y Seguridad Ocupacional.

El negocio de la industria química es cambiar la estructura química de los materiales naturales para obtener productos de valor para otras industrias o en la vida diaria. Los productos químicos se producen a partir de estas materias primas, principalmente minerales, metales e hidrocarburos, en una serie de pasos de procesamiento. A menudo se requiere un tratamiento adicional, como mezclar y mezclar, para convertirlos en productos finales (por ejemplo, pinturas, adhesivos, medicamentos y cosméticos). Por lo tanto, la industria química cubre un campo mucho más amplio que lo que generalmente se denomina "productos químicos", ya que también incluye productos como fibras artificiales, resinas, jabones, pinturas, películas fotográficas y más.

Los productos químicos se dividen en dos clases principales: ecológicos y inorgánico. Los productos químicos orgánicos tienen una estructura básica de átomos de carbono, combinados con hidrógeno y otros elementos. El petróleo y el gas son hoy en día la fuente del 90% de la producción mundial de productos químicos orgánicos, y han reemplazado en gran medida al carbón y a la materia vegetal y animal, las primeras materias primas. Los productos químicos inorgánicos se derivan principalmente de fuentes minerales. Algunos ejemplos son el azufre, que se extrae como tal o se extrae de los minerales, y el cloro, que se obtiene de la sal común.

Los productos de la industria química se pueden dividir en términos generales en tres grupos, que corresponden a los principales pasos de la fabricación: productos quimicos base (orgánicos e inorgánicos) normalmente se fabrican a gran escala y normalmente se convierten en otros productos químicos; intermedios se derivan de productos químicos básicos. La mayoría de los productos intermedios requieren un procesamiento adicional en la industria química, pero algunos, como los solventes, se usan tal cual; productos químicos terminados se fabrican mediante un procesamiento químico adicional. Algunos de estos (medicamentos, cosméticos, jabones) se consumen como tales; otros, como fibras, plásticos, tintes y pigmentos, se procesan aún más.

Los principales sectores de la industria química son los siguientes:

  1. inorgánicos básicos: ácidos, álcalis y sales, utilizados principalmente en otros lugares de la industria y gases industriales, como oxígeno, nitrógeno y acetileno
  2. orgánicos básicos: materias primas para plásticos, resinas, cauchos sintéticos y fibras sintéticas; disolventes y materias primas para detergentes; colorantes y pigmentos
  3. fertilizantes y pesticidas (incluyendo herbicidas, fungicidas e insecticidas)
  4. plásticos, resinas, cauchos sintéticos, fibras celulósicas y sintéticas
  5. productos farmacéuticos (drogas y medicamentos)
  6. pinturas, barnices y lacas
  7. jabones, detergentes, preparaciones de limpieza, perfumes, cosméticos y otros artículos de tocador
  8. productos químicos diversos, como pulimentos, explosivos, adhesivos, tintas, películas fotográficas y productos químicos

 

En el sistema de Clasificación Industrial Internacional Uniforme de Todas las Actividades Económicas (CIIU), utilizado por las Naciones Unidas para clasificar la actividad económica en diez divisiones principales, la industria química se clasifica como División 35, una de las nueve subdivisiones de la División Principal 3: Manufactura. La división 35 se subdivide en productos químicos industriales (351), otros productos químicos (352), refinerías de petróleo (353), carbón y productos derivados del petróleo, por ejemplo, asfalto (354), productos de caucho, incluidos neumáticos (355) y procesamiento de plásticos (356) .

Al informar las estadísticas de la industria química, cada país normalmente usa su propio sistema de clasificación, y esto puede ser engañoso. Por lo tanto, la comparación entre países del desempeño total de la industria química no puede basarse en fuentes nacionales. Sin embargo, organismos internacionales como la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) y las Naciones Unidas normalmente proporcionan datos sobre la base de la CIIU, aunque con un retraso de unos dos años.

Las estadísticas comerciales se publican internacionalmente bajo la Clasificación Uniforme de Comercio Internacional (SITC), que difiere del sistema ISIC. Las estadísticas comerciales de cada país casi siempre se refieren a la sección 5 de la SITC, que cubre alrededor del 90 % del total de sustancias químicas notificadas en el sistema de la CIIU.

La industria química ha crecido mucho más rápidamente en el medio siglo que la industria en su conjunto. Aunque hubo una depresión económica en la industria química mundial a principios de los 1990, la producción química aumentó a mediados de los 1990. La mayor área de crecimiento de la producción química ha sido en el sudeste asiático. La Figura 1 muestra el cambio porcentual en la producción química para 1992-95 para países seleccionados.

Figura 1. Cambio en la producción química para países seleccionados, 1992-95

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Gran parte de la industria química es muy intensiva en capital y también depende en gran medida de la investigación y el desarrollo (por ejemplo, productos farmacéuticos). El resultado combinado de estos dos factores es que la industria emplea un número anormalmente bajo de trabajadores manuales no calificados para su tamaño, en comparación con la industria manufacturera en general. El empleo total en la industria aumentó ligeramente durante el período de rápido crecimiento anterior a 1970, pero desde entonces el impulso por aumentar la productividad ha resultado en una disminución del empleo en la industria química en la mayoría de los países desarrollados. La Tabla 1 muestra el empleo en la industria química en los Estados Unidos y varios países europeos para 1995.

Cuadro 1. Empleo en la industria química en países seleccionados (1995)

País

Empleo

Estados Unidos

1, 045,000

Alemania

538,000

Francia

248,000

Reino Unido

236,000

Italia

191,000

Polonia

140,000

España

122,000

Fuente: Chemical and Engineering News 1996.

 

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Sábado, febrero 26 2011 17: 45

Producción de cloro y cáustica

El Instituto del Cloro, Inc.

La electrólisis de las salmueras produce cloro y sosa cáustica. El cloruro de sodio (NaCl) es la sal principal utilizada; produce sosa cáustica (NaOH). Sin embargo, el uso de cloruro de potasio (KCl) produce potasa cáustica (KOH).

2NaCl + 2H2O → Cl2↑+ 2 NaOH + H2

sal + agua → cloro (gas) + cáustico + hidrógeno (gas)

Actualmente, el proceso de celda de diafragma es el más utilizado para la producción comercial de cloro, seguido del proceso de celda de mercurio y luego el proceso de celda de membrana. Debido a problemas económicos, ambientales y de calidad del producto, los fabricantes ahora prefieren el proceso de celda de membrana para las nuevas instalaciones de producción.

El proceso de la celda de diafragma

Se alimenta una celda de diafragma (ver figura 1) con salmuera saturada en un compartimiento que contiene un ánodo de titanio recubierto con sales de rutenio y otros metales. Un cabezal de celda de plástico recoge el cloro gaseoso húmedo y caliente producido en este ánodo. Luego, la succión por un compresor lleva el cloro a un cabezal de recolección para su posterior procesamiento que consiste en enfriamiento, secado y compresión. El agua y la salmuera sin reaccionar se filtran a través de un separador de diafragma poroso hacia el compartimiento del cátodo donde el agua reacciona en un cátodo de acero para producir hidróxido de sodio (sosa cáustica) e hidrógeno. El diafragma mantiene el cloro producido en el ánodo del hidróxido de sodio y el hidrógeno producido en el cátodo. Si estos productos se combinan, el resultado es hipoclorito de sodio (lejía) o clorato de sodio. Los productores comerciales de clorato de sodio usan celdas que no tienen separadores. El diafragma más común es un compuesto de asbesto y un polímero de fluorocarbono. Las plantas de celdas de diafragma modernas no tienen los problemas ambientales o de salud históricamente asociados con el uso de diafragmas de asbesto. Algunas plantas emplean diafragmas sin asbesto, que ahora están disponibles comercialmente. El proceso de celda de diafragma produce una solución débil de hidróxido de sodio que contiene sal sin reaccionar. Un proceso de evaporación adicional concentra la sosa cáustica y elimina la mayor parte de la sal para hacer una sosa cáustica de calidad comercial.

Figura 1. Tipos de procesos celulares de cloro-álcali

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El proceso de celda de mercurio

Una celda de mercurio en realidad consta de dos celdas electroquímicas. La reacción en la primera celda en el ánodo es:

2 Cl → C12 + 2 e

cloruro → cloro + electrones

La reacción en la primera celda en el cátodo es:

Na+ + Hg + e → Na·Hg

ion sodio + mercurio + electrones → amalgama de sodio

La salmuera fluye en un canal de acero inclinado con lados revestidos de caucho (ver figura 4). El mercurio, el cátodo, fluye debajo de la salmuera. Los ánodos de titanio revestido se suspenden en la salmuera para la producción de cloro, que sale de la celda hacia un sistema de recolección y procesamiento. El sodio se electroliza en la celda y deja la primera celda amalgamada con el mercurio. Esta amalgama fluye hacia una segunda celda electroquímica llamada descomponedor. El descomponedor es una celda con grafito como cátodo y la amalgama como ánodo.

La reacción en el descomponedor es:

2 Na·Hg + 2 H2O → 2 NaOH + 2 Hg + H2

El proceso de celda de mercurio produce NaOH comercial (50 %) directamente de la celda.

El proceso de la célula de membrana

Las reacciones electroquímicas en una celda de membrana son las mismas que en la celda de diafragma. Se utiliza una membrana de intercambio catiónico en lugar del diafragma poroso (ver figura 1). Esta membrana evita la migración de iones de cloruro al catolito, produciendo de este modo entre un 30 y un 35 % de sosa cáustica esencialmente libre de sal directamente de la celda. La eliminación de la necesidad de eliminar la sal hace que la evaporación de la sosa cáustica al 50% comercial sea más sencilla y requiera menos inversión y energía. El níquel caro se utiliza como cátodo en la celda de membrana debido a la cáustica más fuerte.

Peligros para la seguridad y la salud

A temperaturas ordinarias, el cloro seco, ya sea líquido o gas, no corroe el acero. El cloro húmedo es altamente corrosivo porque forma ácidos clorhídrico e hipocloroso. Se deben tomar precauciones para mantener seco el cloro y el equipo de cloro. Las tuberías, válvulas y recipientes deben cerrarse o taparse cuando no se utilicen para evitar la entrada de humedad atmosférica. Si se usa agua en una fuga de cloro, las condiciones corrosivas resultantes empeorarán la fuga.

El volumen de cloro líquido aumenta con la temperatura. Se deben tomar precauciones para evitar la ruptura hidrostática de tuberías, recipientes, contenedores u otros equipos llenos de cloro líquido.

El hidrógeno es un coproducto de todo el cloro fabricado por electrólisis de soluciones acuosas de salmuera. Dentro de un rango de concentración conocido, las mezclas de cloro e hidrógeno son inflamables y potencialmente explosivas. La reacción de cloro e hidrógeno puede iniciarse con la luz solar directa, otras fuentes de luz ultravioleta, electricidad estática o un impacto fuerte.

En la fabricación de cloro se pueden producir pequeñas cantidades de tricloruro de nitrógeno, un compuesto inestable y altamente explosivo. Cuando se evapora el tricloruro de nitrógeno que contiene cloro líquido, el tricloruro de nitrógeno puede alcanzar concentraciones peligrosas en el cloro líquido restante.

El cloro puede reaccionar, a veces de forma explosiva, con varios materiales orgánicos, como aceite y grasa de fuentes como compresores de aire, válvulas, bombas e instrumentación de diafragma de aceite, así como madera y trapos del trabajo de mantenimiento.

Tan pronto como haya indicios de una liberación de cloro, se deben tomar medidas inmediatas para corregir la condición. Las fugas de cloro siempre empeoran si no se corrigen a tiempo. Cuando ocurre una fuga de cloro, el personal capacitado y autorizado, equipado con equipo respiratorio y otro equipo de protección personal (PPE) apropiado, debe investigar y tomar las medidas adecuadas. El personal no debe ingresar a atmósferas que contengan concentraciones de cloro que excedan la concentración inmediatamente peligrosa para la vida y la salud (IDLH) (10 ppm) sin el PPE apropiado y personal de respaldo. El personal innecesario debe mantenerse alejado y el área de peligro debe aislarse. Las personas potencialmente afectadas por una liberación de cloro deben ser evacuadas o refugiadas en el lugar según lo requieran las circunstancias.

Los monitores de cloro del área y los indicadores de la dirección del viento pueden brindar información oportuna (p. ej., rutas de escape) para ayudar a determinar si el personal debe ser evacuado o refugiado en el lugar.

Cuando se utiliza la evacuación, las personas potencialmente expuestas deben trasladarse a un punto contra el viento de la fuga. Debido a que el cloro es más pesado que el aire, son preferibles las elevaciones más altas. Para escapar en el menor tiempo posible, las personas que ya se encuentran en un área contaminada deben moverse con el viento cruzado.

Cuando se selecciona dentro de un edificio y se selecciona refugiarse en el lugar, se puede lograr el refugio cerrando todas las ventanas, puertas y otras aberturas, y apagando los acondicionadores de aire y los sistemas de entrada de aire. El personal debe trasladarse al lado del edificio más alejado del escape.

Se debe tener cuidado de no ubicar al personal sin una ruta de escape. Una posición segura puede volverse peligrosa por un cambio en la dirección del viento. Pueden ocurrir nuevas fugas o la fuga existente puede agrandarse.

Si hay un incendio presente o inminente, los recipientes y equipos de cloro deben alejarse del fuego, si es posible. Si no se puede mover un recipiente o equipo que no tenga fugas, debe mantenerse fresco aplicando agua. El agua no debe usarse directamente sobre una fuga de cloro. El cloro y el agua reaccionan formando ácidos y la fuga empeorará rápidamente. Sin embargo, cuando hay varios contenedores involucrados y algunos tienen fugas, puede ser prudente usar un rociador de agua para ayudar a prevenir la sobrepresión de los contenedores que no tienen fugas.

Siempre que los contenedores hayan estado expuestos a las llamas, se debe aplicar agua de enfriamiento hasta mucho después de que el fuego se haya apagado y los contenedores se hayan enfriado. Los contenedores expuestos al fuego se deben aislar y se debe contactar al proveedor lo antes posible.

Las soluciones de hidróxido de sodio son corrosivas, especialmente cuando se concentran. Los trabajadores en riesgo de exposición a derrames y fugas deben usar guantes, protectores faciales y gafas protectoras y otra ropa protectora.

Agradecimientos: Se reconoce al Dr. RG Smerko por poner a disposición los recursos del Chlorine Institute, Inc.

 

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Siempre que haya procesos que utilicen temperatura y presión para cambiar la estructura molecular o crear nuevos productos a partir de productos químicos, existe la posibilidad de incendios, explosiones o liberaciones de líquidos, vapores, gases o productos químicos de proceso inflamables o tóxicos. El control de estos eventos no deseados requiere una ciencia especial llamada Gestión de la seguridad de procesos. Los términos seguridad del proceso y Gestión de la seguridad de procesos se utilizan más comúnmente para describir la protección de los empleados, el público y el medio ambiente de las consecuencias de incidentes mayores no deseados que involucran líquidos inflamables y materiales altamente peligrosos. Según la Asociación de Fabricantes de Productos Químicos de los Estados Unidos (CMA), “la seguridad de los procesos es el control de los peligros causados ​​por la mala operación o el mal funcionamiento de los procesos utilizados para convertir las materias primas en productos terminados, lo que puede conducir a la liberación no planificada de materiales peligrosos. (CMA 1985).


Participación en la seguridad de la industria y los procesos laborales

La tecnología de seguridad de procesos ha jugado un papel importante en las industrias de procesamiento químico para que el manejo de líquidos y gases inflamables y combustibles pueda realizarse sin consecuencias indeseables. Durante la década de 1980, las industrias del petróleo y el gas, por ejemplo, reconocieron que la tecnología de seguridad de procesos por sí sola, sin una gestión de seguridad de procesos, no evitaría incidentes catastróficos. Con esto en mente, varias asociaciones de la industria, como el Centro para la Seguridad de los Procesos Químicos (CCPS) en los Estados Unidos, el Instituto Americano del Petróleo (API) y la Asociación de Fabricantes de Productos Químicos (CMA), iniciaron programas para desarrollar y proporcionar pautas de gestión de seguridad de procesos para uso de sus miembros. Como declaró el CCPS, "La evolución de la seguridad de procesos de un problema puramente técnico a uno que exigía enfoques de gestión fue esencial para la mejora continua de la seguridad de procesos".

El CCPS se formó en 1985 para promover la mejora de las técnicas de gestión de seguridad de procesos entre quienes almacenan, manipulan, procesan y utilizan productos químicos y materiales peligrosos. En 1988, la Asociación de Fabricantes de Productos Químicos (CMA) inició su programa Responsible Care® que describe el compromiso de cada empresa miembro con la responsabilidad ambiental, de salud y seguridad en el manejo de productos químicos.

En 1990, la API inició un programa para toda la industria titulado Estrategias STEP para la Asociación Ambiental de Hoy, con la intención de mejorar el desempeño ambiental, de salud y seguridad de la industria del petróleo y el gas. Uno de los siete elementos estratégicos del programa STEP cubre la seguridad operativa y de procesos del petróleo. Los siguientes documentos son ejemplos de algunos de los materiales desarrollados como resultado del programa STEP que brindan orientación a la industria del petróleo y el gas para ayudar a prevenir la ocurrencia o minimizar las consecuencias de liberaciones catastróficas de líquidos y vapores inflamables o materiales de proceso peligrosos:

  • Gestión de Riesgos de Proceso (RP 750)

La RP 750 cubre la gestión de los riesgos de los procesos de hidrocarburos en el diseño, la construcción, la puesta en marcha, las operaciones, la inspección, el mantenimiento y las modificaciones de las instalaciones. Se aplica específicamente a las refinerías, las plantas petroquímicas y las principales instalaciones de procesamiento que usan, producen, procesan o almacenan líquidos inflamables y químicos de procesamiento tóxicos en cantidades superiores a ciertas cantidades peligrosas (como se define en el mismo).

  • Manejo de Peligros Asociados con la Ubicación de Edificios de Plantas de Proceso (RP 752)

La RP 752, desarrollada conjuntamente por API y CMA, tiene como objetivo ayudar a identificar los edificios de la planta de proceso de interés, comprender los peligros potenciales relacionados con su ubicación dentro de la instalación de proceso y gestionar el riesgo de incendios, explosiones y emisiones tóxicas.

  • Prácticas de gestión, proceso de autoevaluación y materiales de recursos (RP 9000)

RP 9000 proporciona materiales de recursos y metodología de autoevaluación para medir el progreso en la implementación de elementos de gestión de seguridad de procesos.

Los ejemplos de otras organizaciones que han desarrollado materiales y programas que brindan orientación sobre la gestión de la seguridad de los procesos químicos incluyen, entre otros, los siguientes:

  • Informe de Organisations Resource Counselors (ORC), Gestión de riesgos de procesos de sustancias con potencial catastrófico
  • Asociación Nacional de Refinadores de Petróleo (NPRA), programa BEST (Building Environmental Stewardship Tools)
  • Organización Internacional del Trabajo (OIT), Repertorio de recomendaciones prácticas para la prevención de riesgos de accidentes graves
  • Cámara de Comercio Internacional (ICC), Carta para el Desarrollo Sostenible.cmp01ce.doc

El diseño y la tecnología del proceso, los cambios en el proceso, los materiales y los cambios en los materiales, las prácticas y procedimientos de operación y mantenimiento, la capacitación, la preparación para emergencias y otros elementos que afectan el proceso deben considerarse en la identificación y evaluación sistemáticas de los peligros para determinar ya sea que tengan o no el potencial de conducir a una catástrofe en el lugar de trabajo y en la comunidad circundante.

A principios de la década de 1980, ocurrieron varios incidentes graves en las industrias química y del petróleo que involucraron materiales altamente peligrosos, lo que resultó en un número considerable de muertes y lesiones y pérdidas significativas de propiedad. Estos incidentes impulsaron a las agencias gubernamentales, organizaciones laborales y asociaciones industriales de todo el mundo a desarrollar e implementar códigos, reglamentos, procedimientos y prácticas de trabajo seguras dirigidas a la eliminación o mitigación de estos eventos indeseables, mediante la aplicación de los principios de seguridad de procesos. administración. Se discuten con más detalle en el Desastres naturales y tecnológicos capítulo y en otras partes de este Enciclopedia.

En respuesta a la preocupación pública sobre los peligros potenciales de los productos químicos, los gobiernos y las agencias reguladoras de todo el mundo iniciaron programas que requerían que los fabricantes y usuarios identificaran los materiales peligrosos en el lugar de trabajo e informaran a los empleados y consumidores de los peligros que presenta su fabricación, uso, almacenamiento y manejo. Estos programas, que cubrían la preparación y respuesta ante emergencias, el reconocimiento de peligros, el conocimiento de productos, el control de sustancias químicas peligrosas y la notificación de emisiones tóxicas, incluían el procesamiento de hidrocarburos.

Requisitos de gestión de seguridad de procesos

La gestión de la seguridad de los procesos es una parte integral del programa general de seguridad de las instalaciones de procesamiento de productos químicos. Un programa eficaz de gestión de seguridad de procesos requiere el liderazgo, el apoyo y la participación de la alta dirección, la gestión de las instalaciones, los supervisores, los empleados, los contratistas y los empleados de los contratistas.

Los componentes a considerar al desarrollar un programa de gestión de seguridad de procesos incluyen:

  • Continuidad interdependiente de operaciones, sistemas y organización.
  • Manejo de información. El programa de gestión de seguridad de procesos se basa en proporcionar disponibilidad y acceso a buenos registros y documentación.
  • Control de calidad de procesos, desviaciones y excepciones y métodos alternos
  • Gestión y supervisión accesibilidad y comunicaciones. Debido a que la gestión de la seguridad de procesos es la base de todos los esfuerzos de seguridad dentro de la instalación, la responsabilidad y responsabilidad de la gerencia, la supervisión y los empleados debe estar claramente delineada, comunicada y comprendida para que el programa funcione.
  • Metas y objetivos, auditorías de cumplimiento y medición del desempeño. Antes de la implementación, es importante establecer metas y objetivos tanto a corto como a largo plazo para cada uno de los elementos del programa de gestión de seguridad de procesos.

 

Elementos del Programa de Gestión de Seguridad de Procesos

Todos los programas de gestión de seguridad de procesos de instalaciones químicas cubren los mismos requisitos básicos, aunque la cantidad de elementos del programa puede variar según los criterios utilizados. Independientemente del documento fuente del gobierno, empresa o asociación que se utilice como guía, hay una serie de requisitos básicos que deben incluirse en todo programa de gestión de seguridad de procesos químicos:

  • información de seguridad del proceso
  • participación de los trabajadores
  • análisis de peligros de proceso
  • gestión del cambio
  • procedimientos operativos
  • prácticas seguras de trabajo y permisos
  • información y formación de los empleados
  • personal del contratista
  • revisiones de seguridad previas a la puesta en marcha
  • aseguramiento de la calidad del diseño
  • mantenimiento e integridad mecánica
  • respuesta de emergencia
  • auditorías periódicas de seguridad
  • proceso de investigacion de incidentes
  • normas y reglamentos
  • secretos comerciales.

 

Información de seguridad del proceso

La información de seguridad de procesos es utilizada por la industria de procesos para definir procesos, materiales y equipos críticos. La información de seguridad del proceso incluye toda la información escrita disponible sobre la tecnología del proceso, el equipo del proceso, las materias primas y los productos y los peligros químicos antes de realizar un análisis de peligros del proceso. Otra información crítica de seguridad de procesos es la documentación relacionada con las revisiones de proyectos de capital y los criterios básicos de diseño.

información química incluye no solo las propiedades químicas y físicas, la reactividad y los datos corrosivos y la estabilidad térmica y química de productos químicos como hidrocarburos y materiales altamente peligrosos en el proceso, sino también los efectos peligrosos de mezclar inadvertidamente diferentes materiales incompatibles. La información química también incluye la que puede ser necesaria para realizar evaluaciones de riesgos ambientales de liberaciones tóxicas e inflamables y límites de exposición permisibles.

Información de tecnología de proceso incluye diagramas de flujo de bloques y/o diagramas de flujo de procesos simples, así como descripciones de la química de cada proceso específico con los límites superior e inferior seguros para temperaturas, presiones, flujos, composiciones y, cuando estén disponibles, materiales de diseño de procesos y balances de energía. También se determinan las consecuencias de las desviaciones en el proceso y los materiales, incluido su efecto en la seguridad y salud de los empleados. Cada vez que se modifican los procesos o los materiales, la información se actualiza y se vuelve a evaluar de acuerdo con el sistema de gestión de cambios de la instalación.

Equipo de proceso e información de diseño mecánico incluye documentación que cubre los códigos de diseño empleados y si el equipo cumple o no con prácticas de ingeniería reconocidas. Se determina si el equipo existente que fue diseñado y construido de acuerdo con códigos, estándares y prácticas que ya no son de uso general se mantiene, opera, inspecciona y prueba para garantizar una operación segura continua. La información sobre materiales de construcción, diagramas de tuberías e instrumentos, diseño de sistemas de alivio, clasificación eléctrica, diseño de ventilación y sistemas de seguridad se actualiza y reevalúa cuando ocurren cambios.

Participación de los trabajadores

Los programas de gestión de seguridad de procesos deben incluir la participación de los empleados en el desarrollo y la realización de análisis de seguridad de procesos y otros elementos del programa. El acceso a la información de seguridad del proceso, los informes de investigación de incidentes y los análisis de peligros del proceso generalmente se brinda a todos los empleados y empleados de contratistas que trabajan en el área. La mayoría de las naciones industrializadas exigen que los trabajadores reciban instrucciones sistemáticas sobre la identificación, la naturaleza y la manipulación segura de todos los productos químicos a los que puedan estar expuestos.

Análisis de peligros de proceso

Después de compilar la información de seguridad del proceso, se lleva a cabo un análisis de peligros del proceso multidisciplinario minucioso y sistemático, adecuado a la complejidad del proceso, para identificar, evaluar y controlar los peligros del proceso. Las personas que realicen el análisis de riesgos del proceso deben tener conocimientos y experiencia en las operaciones químicas, de ingeniería y de procesos relevantes. Cada equipo de análisis normalmente incluye al menos una persona que está completamente familiarizada con el proceso que se analiza y una persona que es competente en la metodología de análisis de peligros que se utiliza.

El orden de prioridad utilizado para determinar en qué parte de la instalación comenzar a realizar análisis de peligros del proceso se basa en los siguientes criterios:

  • extensión y naturaleza de los peligros del proceso
  • número de trabajadores potencialmente afectados
  • historial operativo e incidentes del proceso
  • antigüedad del proceso.

 

En la industria química se utilizan varios métodos para realizar análisis de seguridad de procesos.

La "¿Y si?" método hace una serie de preguntas para revisar los posibles escenarios de peligro y las posibles consecuencias y se usa con mayor frecuencia cuando se examinan las modificaciones o cambios propuestos al proceso, los materiales, el equipo o la instalación.

La método de "lista de verificación" es similar al "¿y si?" método, excepto que se utiliza una lista de verificación previamente desarrollada que es específica para la operación, los materiales, el proceso y el equipo. Este método es útil cuando se realizan revisiones previas a la puesta en marcha al finalizar la construcción inicial o después de cambios importantes o adiciones a la unidad de proceso. Una combinación de "¿y si?" y los métodos de "lista de verificación" se utilizan a menudo cuando se analizan unidades que son idénticas en construcción, materiales, equipos y procesos.

La método de estudio de riesgos y operabilidad (HAZOP) se utiliza comúnmente en las industrias química y petrolera. Se trata de un equipo multidisciplinar, guiado por un líder experimentado. El equipo utiliza palabras guía específicas, como "no", "aumentar", "reducir" y "revertir", que se aplican sistemáticamente para identificar las consecuencias de las desviaciones de la intención del diseño para los procesos, equipos y operaciones que se analizan.

Análisis de árbol de fallas/árbol de eventos son técnicas deductivas formales similares que se utilizan para estimar la probabilidad cuantitativa de que ocurra un evento. El análisis del árbol de fallas funciona hacia atrás desde un incidente definido para identificar y mostrar la combinación de errores operativos y/o fallas del equipo que estuvieron involucrados en el incidente. El análisis del árbol de eventos, que es el reverso del análisis del árbol de fallas, avanza a partir de eventos específicos o secuencias de eventos para identificar aquellos que podrían generar peligros y, por lo tanto, calcular la probabilidad de que ocurra la secuencia de un evento.

La modo de falla y método de análisis de efectos tabula cada sistema de proceso o unidad de equipo con sus modos de falla, el efecto de cada falla potencial en el sistema o unidad y qué tan crítica podría ser cada falla para la integridad del sistema. Luego, los modos de falla se clasifican en importancia para determinar cuál es más probable que cause un incidente grave.

Independientemente del método que se utilice, todos los análisis de riesgos de procesos químicos consideran lo siguiente:

  • ubicación del proceso, ubicación y peligros del proceso
  • identificación de cualquier incidente previo o cuasi accidente con posibles consecuencias catastróficas
  • controles administrativos y de ingeniería aplicables a los peligros
  • interrelaciones de los controles y la aplicación adecuada de la metodología de detección para proporcionar alertas tempranas
  • consecuencias de los factores humanos, la ubicación de las instalaciones y el fallo de los controles
  • consecuencias de los efectos sobre la seguridad y la salud de los trabajadores dentro de las áreas de falla potencial.

 

Gestión del cambio

Las instalaciones de procesos químicos deben desarrollar e implementar programas que prevean la revisión de la información, los procedimientos y las prácticas de seguridad del proceso a medida que se produzcan cambios. Dichos programas incluyen un sistema de autorización gerencial y documentación escrita para cambios de materiales, químicos, tecnología, equipos, procedimientos, personal e instalaciones que afectan cada proceso.

Los programas de gestión del cambio en la industria química, por ejemplo, incluyen las siguientes áreas:

  • cambio de tecnología de proceso de hidrocarburos
  • cambios en las instalaciones, equipos o materiales (p. ej., catalizadores o aditivos)
  • gestión del cambio de personal y cambios organizativos y de personal
  • cambios temporales, variaciones y cambios permanentes
  • mejora del conocimiento de seguridad de procesos, incluyendo:
    • base técnica para el cambio propuesto
    • impacto del cambio en la seguridad, la salud y el medio ambiente
    • modificaciones a los procedimientos operativos y prácticas seguras de trabajo
    • modificaciones requeridas a otros procesos
    • tiempo requerido para el cambio
    • requisitos de autorización para el cambio propuesto
    • actualizar la documentación relacionada con la información del proceso, los procedimientos operativos y las prácticas de seguridad
    • capacitación o educación requerida debido al cambio
  • gestión de cambios sutiles (cualquier cosa que no sea reemplazo en especie)
  • Cambios no rutinarios.

 

El sistema de gestión de cambios incluye informar a los empleados involucrados en el proceso y al personal de mantenimiento y contratista cuyas tareas se verían afectadas por cualquier cambio de los cambios y proporcionar procedimientos operativos actualizados, información sobre seguridad del proceso, prácticas de trabajo seguras y capacitación, según sea necesario, antes de la puesta en marcha. del proceso o parte afectada del proceso.

Procedimientos de operación

Las instalaciones de procesamiento de productos químicos deben desarrollar y proporcionar instrucciones de funcionamiento y procedimientos detallados a los trabajadores. Las instrucciones de funcionamiento deben revisarse periódicamente para comprobar que estén completas y precisas (y actualizarse o modificarse a medida que se produzcan cambios) y cubrir los límites operativos de la unidad de proceso, incluidas las siguientes tres áreas:

  1. consecuencias de la desviación
  2. pasos para evitar o corregir la desviación
  3. funciones de los sistemas de seguridad relacionadas con los límites de funcionamiento.

 

Los trabajadores involucrados en el proceso tienen acceso a instrucciones de operación que cubren las siguientes áreas:

  • puesta en marcha inicial (puesta en marcha después de paradas, emergencias y operaciones temporales)
  • arranque normal (operaciones normales y temporales y apagado normal)
  • operaciones de emergencia y parada de emergencia
  • condiciones bajo las cuales se requiere un apagado de emergencia y asignación de responsabilidades de apagado a operadores calificados
  • trabajo no rutinario
  • interfaz operador-proceso y operador-equipo
  • controles administrativos vs. controles automatizados.

 

Practicas seguras de trabajo

Las instalaciones de procesos químicos deben implementar programas de órdenes de trabajo y permisos de trabajo seguro y en caliente para controlar el trabajo realizado en o cerca de las áreas de proceso. Los supervisores, empleados y el personal del contratista deben estar familiarizados con los requisitos de los diversos programas de permisos, incluida la emisión y el vencimiento de permisos y las medidas apropiadas de seguridad, manejo de materiales y protección y prevención de incendios.

Los tipos de trabajo incluidos en los programas típicos de permisos de instalaciones químicas incluyen lo siguiente:

  • trabajo en caliente (soldadura, hot tap, motores de combustión interna, etc.)
  • bloqueo/etiquetado de energía eléctrica, mecánica, neumática y presión
  • entrada en espacios confinados y uso de gas inerte
  • ventilación, apertura y limpieza de recipientes, tanques, equipos y líneas de proceso
  • control de ingreso a las áreas de proceso por parte del personal no asignado.

 

Las instalaciones químicas deben desarrollar e implementar prácticas de trabajo seguras para controlar los peligros potenciales durante las operaciones del proceso, cubriendo las siguientes áreas de preocupación:

  • propiedades y peligros de los materiales, catalizadores y productos químicos utilizados en el proceso
  • controles de ingeniería, administrativos y de protección personal para prevenir exposiciones
  • medidas a tomar en caso de contacto físico o exposición con sustancias químicas peligrosas
  • control de calidad de materias primas, catalizadores y control de inventario de productos químicos peligrosos
  • funciones del sistema de seguridad y protección (interbloqueo, supresión, detección, etc.)
  • riesgos especiales o únicos en el lugar de trabajo.

 

información y formación de los empleados

Las instalaciones de procesos químicos deben utilizar programas formales de capacitación en seguridad de procesos para capacitar y educar a los supervisores y trabajadores actuales, reasignados y nuevos. La capacitación brindada a los supervisores y trabajadores de operación y mantenimiento de procesos químicos debe cubrir las siguientes áreas:

  • habilidades, conocimientos y calificaciones requeridas de los empleados del proceso
  • selección y desarrollo de programas de formación relacionados con los procesos
  • medir y documentar el desempeño y la eficacia de los empleados
  • diseño de procedimientos de operación y mantenimiento de procesos
  • descripción general de las operaciones del proceso y los peligros del proceso
  • disponibilidad e idoneidad de los materiales y repuestos para los procesos en los que se van a utilizar
  • procedimientos de arranque, operación, parada y emergencia del proceso
  • peligros para la seguridad y la salud relacionados con el proceso, los catalizadores y los materiales
  • prácticas y procedimientos de trabajo seguro en las instalaciones y áreas de proceso.

 

personal del contratista

Los contratistas a menudo se emplean en instalaciones de procesamiento químico. Las instalaciones deben instituir procedimientos para garantizar que el personal del contratista que realiza tareas de mantenimiento, reparación, reparación, renovación importante o trabajo especializado esté plenamente consciente de los peligros, los materiales, los procesos, los procedimientos operativos y de seguridad y el equipo en el área. Se realizan evaluaciones periódicas de desempeño para asegurar que el personal del contratista esté capacitado, calificado, siga todas las reglas y procedimientos de seguridad y esté informado y consciente de lo siguiente:

  • peligros potenciales de incendio, explosión y liberación tóxica relacionados con su trabajo
  • procedimientos de seguridad de la planta y prácticas de trabajo seguro del contratista
  • plan de emergencia y acciones del personal del contratista
  • controles de entrada, salida y presencia del personal contratista en las áreas de proceso.

 

Revisiones de seguridad previas a la puesta en marcha

Las revisiones de seguridad del proceso previas a la puesta en marcha se llevan a cabo en plantas químicas antes de la puesta en marcha de nuevas instalaciones de proceso y la introducción de nuevos materiales peligrosos o productos químicos en las instalaciones, después de un cambio importante y donde las instalaciones han tenido modificaciones significativas en el proceso.

Las revisiones de seguridad previas a la puesta en marcha aseguran que se haya logrado lo siguiente:

  • la construcción, los materiales y el equipo se verifican de conformidad con los criterios de diseño
  • los sistemas de proceso y el hardware, incluida la lógica de control de la computadora, han sido inspeccionados, probados y certificados
  • las alarmas y los instrumentos son inspeccionados, probados y certificados
  • los dispositivos de alivio y seguridad y los sistemas de señales son inspeccionados, probados y certificados
  • los sistemas de protección y prevención contra incendios son inspeccionados, probados y certificados
  • los procedimientos de seguridad, prevención de incendios y respuesta a emergencias están desarrollados, revisados, en su lugar y son apropiados y adecuados
  • los procedimientos de puesta en marcha están en su lugar y se han tomado las medidas adecuadas
  • se ha realizado un análisis de peligros del proceso y se han abordado, implementado o resuelto todas las recomendaciones y se han documentado las acciones
  • se ha completado toda la capacitación inicial y/o de actualización requerida para el operador y el personal de mantenimiento, incluida la respuesta a emergencias, los peligros del proceso y los peligros para la salud.
  • todos los procedimientos de operación (normales y alterados), manuales de operación, procedimientos de equipo y procedimientos de mantenimiento están completos y en su lugar
  • Se han cumplido los requisitos de gestión de cambios para nuevos procesos y modificaciones a los procesos existentes.

 

Garantías de calidad del diseño

Cuando se emprenden procesos nuevos o se realizan cambios importantes en los procesos existentes, normalmente se realiza una serie de revisiones de diseño de seguridad de procesos antes y durante la construcción (antes de la revisión previa a la puesta en marcha). La revisión de control de diseño, realizada justo antes de que se emitan los planos y especificaciones como "dibujos de diseño final", cubre las siguientes áreas:

  • plano de parcela, emplazamiento, espaciamiento, clasificación eléctrica y drenaje
  • análisis de peligros y diseño de procesos químicos
  • Requisitos y calificaciones de gestión de proyectos.
  • diseño e integridad de equipos de proceso y equipos mecánicos
  • dibujos de tuberías e instrumentos
  • ingeniería de confiabilidad, alarmas, enclavamientos, alivios y dispositivos de seguridad
  • materiales de construcción y compatibilidad.

 

Normalmente se realiza otra revisión justo antes del inicio de la construcción que cubre lo siguiente:

  • procedimientos de demolicion y excavacion
  • control de materias primas
  • control del personal y el equipo de construcción en las instalaciones y el sitio
  • inspección y procedimientos de fabricación, construcción e instalación.

 

Por lo general, se realizan una o más revisiones durante el curso de la construcción o modificación para asegurar que las siguientes áreas estén de acuerdo con las especificaciones de diseño y los requisitos de la instalación:

  • materiales de construcción proporcionados y utilizados según lo especificado
  • técnicas adecuadas de montaje y soldadura, inspecciones, verificaciones y certificaciones
  • peligros químicos y de salud ocupacional considerados durante la construcción
  • Riesgos de seguridad físicos, mecánicos y operativos considerados durante la construcción y el permiso de instalación y prácticas de seguridad seguidas
  • sistemas provisionales de protección y respuesta de emergencia proporcionados y en funcionamiento.

 

Mantenimiento e integridad mecánica

Las instalaciones de proceso cuentan con programas para mantener la integridad continua de los equipos relacionados con el proceso, lo que incluye inspecciones periódicas, pruebas, mantenimiento del rendimiento, medidas correctivas y garantía de calidad. Los programas están destinados a asegurar que la integridad mecánica del equipo y los materiales se revisen y certifiquen y que las deficiencias se corrijan antes de la puesta en marcha, o que se tomen las disposiciones necesarias para las medidas de seguridad adecuadas.

Los programas de integridad mecánica cubren los siguientes equipos y sistemas:

  • recipientes a presión y tanques de almacenamiento
  • sistemas de parada de emergencia y protección contra incendios
  • protecciones de procesos, como sistemas y dispositivos de alivio y ventilación, controles, enclavamientos, sensores y alarmas
  • bombas y sistemas de tuberías (incluidos componentes como válvulas)
  • aseguramiento de la calidad, materiales de construcción e ingeniería de confiabilidad
  • programas de mantenimiento y mantenimiento preventivo.

 

Los programas de integridad mecánica también cubren la inspección y prueba de materiales de mantenimiento, repuestos y equipos para garantizar una instalación adecuada y adecuada para la aplicación del proceso en cuestión. Los criterios de aceptación y la frecuencia de las inspecciones y pruebas deben cumplir con las recomendaciones de los fabricantes, las buenas prácticas de ingeniería, los requisitos reglamentarios, las prácticas de la industria, las políticas de las instalaciones o la experiencia previa.

Respuesta de emergencia

Los programas de preparación y respuesta ante emergencias se desarrollan para cubrir una instalación de proceso completa y proporcionar la identificación de peligros y la evaluación de los peligros potenciales del proceso. Estos programas incluyen la capacitación y educación de los empleados y empleados de contratistas en los procedimientos de notificación, respuesta y evacuación de emergencias.

Un programa típico de preparación para emergencias de una instalación de proceso cumple con los requisitos reglamentarios y de la compañía aplicables e incluye lo siguiente:

  • sistema distintivo de alarma o notificación para empleados y/o comunidad
  • método preferido de notificación interna de incendios, derrames, emisiones y emergencias
  • requisitos para informar incidentes relacionados con el proceso a las agencias gubernamentales correspondientes
  • apagado de emergencia, evacuación, procedimientos para dar cuenta del personal, procedimientos de escape de emergencia, retiro de vehículos y equipos y asignación de rutas
  • procedimientos, deberes y capacidades de respuesta a emergencias y rescate, incluidos los empleados, la seguridad pública, los contratistas y las organizaciones de ayuda mutua
  • procedimientos para el manejo de pequeños derrames o liberaciones de químicos peligrosos
  • procedimientos para proporcionar y salvaguardar la energía y los servicios públicos de emergencia
  • planes de continuación del negocio, fuentes de personal y equipo
  • preservación de documentos y registros, seguridad del sitio, limpieza, salvamento y restauración.

 

Auditorías periódicas de seguridad

Muchas instalaciones de procesos utilizan auditorías de gestión de seguridad de procesos de autoevaluación para medir el rendimiento de las instalaciones y garantizar el cumplimiento de los requisitos de seguridad de procesos internos y externos (normativos, de la empresa y de la industria). Los dos principios básicos para realizar auditorías de autoevaluación son: recopilar toda la documentación relevante que cubra los requisitos de gestión de seguridad de procesos en una instalación específica y determinar la implementación y eficacia del programa mediante el seguimiento de su aplicación en uno o más procesos seleccionados. Se desarrolla un informe de los hallazgos y recomendaciones de la auditoría y la administración de la instalación mantiene la documentación que indica cómo se han corregido o mitigado las deficiencias y, de no ser así, las razones por las que no se tomaron medidas correctivas.

Los programas de auditoría de cumplimiento en las instalaciones de procesamiento de hidrocarburos abarcan las siguientes áreas:

  • establecimiento de objetivos, cronograma y métodos de verificación de hallazgos antes de la auditoría
  • determinación de la metodología (o formato) que se utilizará para realizar la auditoría, y desarrollar listas de verificación o formularios de informe de auditoría apropiados
  • preparación para certificar el cumplimiento de los requisitos del gobierno, la industria y la empresa
  • asignación de equipos de auditoría expertos (experiencia interna y/o externa)
  • respuestas rápidas a todos los hallazgos y recomendaciones y documentación de las acciones tomadas
  • mantenimiento de una copia de al menos el informe de auditoría de cumplimiento más reciente en archivo.

 

Las listas de verificación específicas de la unidad de proceso y de la instalación a menudo se desarrollan para usar cuando se realizan auditorías de seguridad de procesos que cubren los siguientes elementos:

  • descripción general del programa de orientación y gestión de la seguridad de procesos
  • recorrido preliminar por la refinería o instalación de procesamiento de gas
  • revisión de la documentación de la instalación de proceso
  • “incidentes previos” y cuasi accidentes (en la instalación de proceso o unidad específica)
  • determinación y revisión de unidades de proceso seleccionadas para ser auditadas
  • construcción de unidades de proceso (modificaciones iniciales y posteriores)
  • peligros químicos de la unidad de proceso (materia prima, catalizadores, productos químicos de proceso, etc.)
  • operaciones de la unidad de proceso
  • controles de unidades de proceso, alivios y sistemas de seguridad
  • mantenimiento, reparación, prueba e inspección de unidades de proceso
  • formación relacionada con la unidad de proceso y participación de los empleados
  • instalación de proceso gestión del programa de cambio, implementación y eficacia
  • proceso de protección contra incendios y notificación de emergencia y procedimientos de respuesta.

 

Debido a que los objetivos y el alcance de las auditorías pueden variar, el equipo de auditoría de cumplimiento debe incluir al menos una persona con conocimientos en el proceso que se audita, una persona con experiencia en normativas y estándares aplicables y otras personas con las habilidades y calificaciones necesarias para realizar la auditoría. La gerencia puede decidir incluir uno o más expertos externos en el equipo de auditoría debido a la falta de experiencia o personal de la instalación, o debido a los requisitos reglamentarios.

Proceso de investigación de incidentes

Las instalaciones de proceso han establecido programas para investigar y analizar minuciosamente los incidentes y cuasi accidentes relacionados con el proceso, abordar y resolver rápidamente los hallazgos y recomendaciones y revisar los resultados con los trabajadores y contratistas cuyos trabajos son relevantes para los hallazgos del incidente. Los incidentes (o cuasi accidentes) son investigados a fondo lo antes posible por un equipo que incluye al menos una persona con conocimientos en la operación del proceso involucrado y otras con el conocimiento y la experiencia adecuados.

Normas y reglamentaciones

Las instalaciones de proceso están sujetas a dos formas distintas y separadas de normas y reglamentos.

  1. Los códigos, normas y reglamentos externos aplicables al diseño, la operación y la protección de las instalaciones de proceso y los empleados suelen incluir normas gubernamentales y estándares y prácticas de asociaciones e industrias.
  2. Las políticas, directrices y procedimientos internos, desarrollados o adoptados por la empresa o instalación para complementar los requisitos externos y cubrir procesos que son distintos o únicos, se revisan periódicamente y se modifican cuando es necesario, de acuerdo con el sistema de gestión de cambios de la instalación.

 

Secretos comerciales

La gestión de las instalaciones de proceso debe proporcionar información sobre el proceso, sin tener en cuenta los posibles secretos comerciales o acuerdos de confidencialidad, a las personas que:

  • responsable de recopilar y compilar información de seguridad de procesos
  • realización de análisis de riesgos de procesos y auditorías de cumplimiento
  • desarrollar procedimientos de mantenimiento, operación y trabajo seguro
  • involucrados en investigaciones de incidentes (casi accidentes)
  • responsable de la planificación y respuesta ante emergencias.

 

Las instalaciones normalmente requieren que las personas a las que se pone a disposición la información del proceso celebren acuerdos para no divulgar la información.

 

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Sábado, febrero 26 2011 17: 49

Fabricación de pinturas y revestimientos

Adaptado de NIOSH 1984.

Las pinturas y revestimientos incluyen pinturas, barnices, lacas, tintes, tintas de impresión y más. Las pinturas tradicionales consisten en una dispersión de partículas de pigmento en un vehículo compuesto por un formador de película o aglutinante (normalmente un aceite o una resina) y un diluyente (normalmente un disolvente volátil). Además, puede haber una amplia variedad de rellenos y otros aditivos. Un barniz es una solución de aceite y resina natural en un disolvente orgánico. También se pueden utilizar resinas sintéticas. Las lacas son recubrimientos en los que la película se seca o endurece completamente por evaporación del solvente.

Las pinturas tradicionales tenían menos del 70 % de sólidos y el resto eran en su mayoría solventes. Las regulaciones de contaminación del aire que limitan la cantidad de solventes que se pueden emitir a la atmósfera han resultado en el desarrollo de una amplia variedad de pinturas sustitutas con poco o ningún solvente orgánico. Estos incluyen: pinturas de látex a base de agua; pinturas catalizadas de dos componentes (p. ej., sistemas de epoxi y uretano); pinturas con alto contenido de sólidos (más del 70 % de sólidos), incluidas pinturas de plastisol compuestas principalmente de pigmentos y plastificantes; pinturas curadas por radiación; y recubrimientos en polvo.

Según el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (NIOSH 1984), alrededor del 60% de los fabricantes de pintura empleaban menos de 20 trabajadores, y sólo alrededor del 3% tenían más de 250 trabajadores. Se espera que estas estadísticas sean representativas de los fabricantes de pintura de todo el mundo. Esto indica un predominio de tiendas pequeñas, la mayoría de las cuales no tendrían experiencia interna en salud y seguridad.

Procesos de manufactura

En general, la fabricación de pinturas y otros revestimientos es una serie de operaciones unitarias que utilizan procesos por lotes. Hay pocas o ninguna reacción química; las operaciones son en su mayoría mecánicas. La fabricación implica el ensamblaje de materias primas, mezcla, dispersión, adelgazamiento y ajuste, llenado de contenedores y almacenamiento.

Pinturas

Las materias primas utilizadas para fabricar pinturas vienen en forma de líquidos, sólidos, polvos, pastas y lodos. Estos se pesan y premezclan manualmente. Las partículas de pigmento aglomerado deben reducirse al tamaño original del pigmento y las partículas deben humedecerse con el aglutinante para garantizar la dispersión en la matriz líquida. Este proceso de dispersión, llamado molienda, se realiza con una variedad de tipos de equipos, incluidos los dispersores de impulsor de eje de alta velocidad, mezcladores de masa, molinos de bolas, molinos de arena, molinos de tres rodillos, molinos pug, etc. Después de una ejecución inicial, que puede durar hasta 48 horas, se agrega resina a la pasta y el proceso de molienda se repite por un período más corto. El material disperso luego se transfiere por gravedad a un tanque de bajada donde se puede agregar material adicional, como compuestos de tinte. Para pinturas a base de agua, el aglutinante generalmente se agrega en esta etapa. Luego, la pasta se diluye con resina o solvente, se filtra y luego se transfiere nuevamente por gravedad al área de llenado de latas. El llenado se puede realizar de forma manual o mecánica.

Después del proceso de dispersión, puede ser necesario limpiar los tanques y molinos antes de introducir un nuevo lote. Esto puede involucrar herramientas manuales y eléctricas, así como limpiadores y solventes alcalinos.

Lacas

La producción de laca generalmente se lleva a cabo en equipos cerrados, como tanques o mezcladores, para minimizar la evaporación del solvente, lo que daría lugar a depósitos de una película de laca seca en el equipo de procesamiento. De lo contrario, la producción de laca ocurre de la misma manera que la producción de pintura.

Barnices

La fabricación de barnices oleorresinosos implica cocinar el aceite y la resina para hacerlos más compatibles, desarrollar moléculas o polímeros de alto peso molecular y aumentar la solubilidad en el solvente. Las plantas más viejas pueden usar teteras abiertas y portátiles para calentar. La resina y el aceite o la resina sola se añaden a la marmita y luego se calientan a unos 316ºC. Las resinas naturales deben calentarse antes de agregar los aceites. Los materiales se vierten sobre la parte superior de la tetera. Durante la cocción, las marmitas se cubren con campanas extractoras refractarias. Después de la cocción, las marmitas se trasladan a salas donde se enfrían rápidamente, a menudo con agua pulverizada, y luego se les agrega diluyente y secadores.

Las plantas modernas usan grandes reactores cerrados con capacidades de 500 a 8,000 galones. Estos reactores son similares a los utilizados en la industria de procesos químicos. Están equipados con agitadores, mirillas, líneas de llenado y vaciado de reactores, condensadores, medidores de temperatura, fuentes de calor, etc.

Tanto en las plantas antiguas como en las modernas, la resina diluida se filtra como paso final antes del envasado. Esto normalmente se hace mientras la resina aún está caliente, generalmente usando un filtro prensa.

Recubrimientos en polvo

Los recubrimientos en polvo son sistemas sin solventes basados ​​en la fusión y fusión de resina y otras partículas aditivas sobre superficies de objetos calentados. Los recubrimientos en polvo pueden ser termoendurecibles o termoplásticos e incluyen resinas tales como epoxis, polietileno, poliésteres, cloruro de polivinilo y acrílicos.

El método de fabricación más común implica la mezcla en seco de los ingredientes en polvo y la mezcla por fusión por extrusión (consulte la figura 1). La resina o aglutinante seco, el pigmento, la carga y los aditivos se pesan y se transfieren a un premezclador. Este proceso es similar a las operaciones de mezcla en seco en la fabricación de caucho. Después de mezclar, el material se coloca en una extrusora y se calienta hasta que se funde. El material fundido se extruye sobre una cinta transportadora de enfriamiento y luego se transfiere a un granulador grueso. El material granulado se pasa a través de un molinillo fino y luego se tamiza para lograr el tamaño de partícula deseado. A continuación, se envasa el recubrimiento en polvo.

Figura 1. Diagrama de flujo para la fabricación de recubrimientos en polvo por el método de extrusión-mezcla en fusión

CMP040F3

Riesgos y su prevención

En general, los principales peligros asociados con la fabricación de pinturas y revestimientos involucran el manejo de materiales; sustancias tóxicas, inflamables o explosivas; y agentes físicos como descargas eléctricas, ruido, calor y frío.

La manipulación manual de cajas, barriles, contenedores, etc., que contienen materias primas y productos terminados, son fuentes importantes de lesiones debido a levantamientos inadecuados, resbalones, caídas, caídas de contenedores, etc. Las precauciones incluyen controles de ingeniería/ergonomía, como ayudas para el manejo de materiales (rodillos, gatos y plataformas) y equipos mecánicos (transportadores, montacargas y montacargas), pisos antideslizantes, equipo de protección personal (PPE) como zapatos de seguridad y capacitación adecuada. en levantamiento manual y otras técnicas de manejo de materiales.

Los peligros químicos incluyen la exposición a polvos tóxicos como el pigmento de cromato de plomo, que puede ocurrir durante el pesaje, el llenado de tolvas de mezcladores y molinos, operaciones de equipos abiertos, llenado de contenedores de pintura en polvo, limpieza de equipos y derrames de contenedores. La fabricación de recubrimientos en polvo puede resultar en una alta exposición al polvo. Las precauciones incluyen la sustitución de polvos por pastas o lodos; ventilación de escape local (LEV) para abrir bolsas de polvos (ver figura 2) y para equipos de procesamiento, encerramiento de equipos, procedimientos de limpieza de derrames y protección respiratoria cuando sea necesario.

Figura 2. Sistema de control de bolsas y polvo

CMP040F4

Se utiliza una amplia variedad de disolventes volátiles en la fabricación de pinturas y revestimientos, incluidos hidrocarburos alifáticos y aromáticos, alcoholes, cetonas, etc. Los disolventes más volátiles suelen encontrarse en lacas y barnices. La exposición a vapores de solventes puede ocurrir durante la dilución en la fabricación de pinturas a base de solventes; mientras se cargan los recipientes de reacción (especialmente los tipos de calderas más antiguos) en la fabricación de barnices; durante el llenado de latas en todos los recubrimientos a base de solventes; y durante la limpieza manual de equipos de proceso con solventes. El encerramiento de equipos tales como reactores de barniz y mezcladores de laca por lo general implica una menor exposición a los solventes, excepto en el caso de fugas. Las precauciones incluyen encerrar el equipo de proceso, LEV para operaciones de dilución y llenado de latas y protección respiratoria y procedimientos en espacios confinados para la limpieza de recipientes.

Otros peligros para la salud incluyen la inhalación y/o el contacto con la piel de los isocianatos utilizados en la fabricación de pinturas y revestimientos de poliuretano; con acrilatos, otros monómeros y fotoiniciadores utilizados en la fabricación de recubrimientos de curado por radiación; con acroleína y otras emisiones gaseosas de la cocción del barniz; y con agentes de curado y otros aditivos en recubrimientos en polvo. Las precauciones incluyen recinto, LEV, guantes y otra ropa y equipo de protección personal, capacitación sobre materiales peligrosos y buenas prácticas de trabajo.

Los disolventes inflamables, los polvos combustibles (especialmente la nitrocelulosa utilizada en la producción de lacas) y los aceites presentan riesgos de incendio o explosión si se inflaman por una chispa o por altas temperaturas. Las fuentes de ignición pueden incluir equipos eléctricos defectuosos, fumar, fricción, llamas abiertas, electricidad estática, etc. Los trapos empapados de aceite pueden ser una fuente de combustión espontánea. Las precauciones incluyen conectar y conectar a tierra los contenedores mientras se transfieren líquidos inflamables, conectar a tierra equipos como molinos de bolas que contengan polvos combustibles, ventilación para mantener las concentraciones de vapor por debajo del límite inferior de explosividad, cubrir los contenedores cuando no estén en uso, retirar las fuentes de ignición, usar herramientas de metales no ferrosos alrededor de materiales inflamables o combustibles y buenas prácticas de limpieza.

Los peligros del ruido pueden estar asociados con el uso de molinos de bolas y guijarros, dispersores de alta velocidad, pantallas vibratorias utilizadas para filtrar, etc. Las precauciones incluyen aisladores de vibraciones y otros controles de ingeniería, reemplazo de equipos ruidosos, buen mantenimiento de los equipos, aislamiento de la fuente de ruido y un programa de conservación de la audición donde haya un ruido excesivo.

Otros peligros incluyen protección inadecuada de la máquina, una fuente común de lesiones alrededor de la maquinaria. Los peligros eléctricos son un problema particular si no existe un programa adecuado de bloqueo/etiquetado para el mantenimiento y la reparación del equipo. Las quemaduras pueden resultar de recipientes de cocción de barniz caliente y materiales salpicados y de pegamentos termofusibles utilizados para paquetes y etiquetas.

 

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Este artículo presenta información sobre el equipo de proceso básico, el almacenamiento, el diseño de la planta y las consideraciones operativas en las industrias de procesos químicos, incluidos los elementos y conceptos principales que se aplican ampliamente en toda la industria química. Sin embargo, gran parte del equipo requerido en el procesamiento químico es altamente especializado y no puede generalizarse ampliamente. Se revisa información más detallada sobre toxicidad y materiales peligrosos y seguridad del proceso en otra parte de este Enciclopedia.

Hay dos categorías básicas de diseño en las industrias de procesamiento químico: diseño de planta, que cubre todas las unidades de proceso, servicios públicos, áreas de almacenamiento, áreas de carga/descarga, edificios, talleres y depósitos, y diseño de unidad o proceso, que cubre solo la ubicación del equipo para un proceso específico, también denominado bloque de proceso.

Distribución de la planta

Emplazamiento

La ubicación o ubicación de una planta en general se basa en una serie de factores generales, como se muestra en la tabla 1 (CCPS 1993). Estos factores varían considerablemente según la ubicación, los gobiernos y las políticas económicas. De estos diversos factores, las consideraciones de seguridad son una preocupación extremadamente importante y, en algunos lugares, pueden ser el factor principal que rige la ubicación de la planta.


Tabla 1. Algunos factores generales de selección del sitio

  • Densidad de población alrededor del sitio.
  • Ocurrencia de desastres naturales (terremoto, inundación, etc.)
  • Vientos predominantes y datos meteorológicos
  • Disponibilidad de energía, vapor y agua.
  • Consideraciones de seguridad
  • Regulaciones de aire, agua y residuos y su complejidad
  • Accesibilidad a materias primas y mercados.
  • Transporte
  • Permisos de emplazamiento y complejidad de su obtención
  • Requisitos de interacción en desarrollos industriales
  • Disponibilidad y costos de mano de obra
  • Incentivos de inversión

 

Un aspecto importante de la seguridad de la planta en el emplazamiento es la definición de una zona de amortiguamiento entre una planta con procesos peligrosos y plantas cercanas, viviendas, escuelas, hospitales, carreteras, vías fluviales y corredores de aviones. Algunas consideraciones generales de seguridad se presentan en la tabla 2. La zona de amortiguamiento es importante porque la distancia tiende a reducir o mitigar las exposiciones potenciales de varios accidentes. Se puede definir la distancia necesaria para reducir las concentraciones tóxicas a niveles aceptables a través de la interacción atmosférica y la dispersión de materiales tóxicos de una liberación accidental. Además, el lapso de tiempo entre una liberación tóxica y la exposición del público creada por una zona de amortiguamiento se puede utilizar para advertir a la población a través de programas de respuesta de emergencia planificados previamente. Dado que las plantas tienen varios tipos de instalaciones que contienen materiales tóxicos, se deben realizar análisis de dispersión en los sistemas potencialmente peligrosos para garantizar que la zona de amortiguamiento sea adecuada en cada área que rodea el perímetro de la planta.

 


Tabla 2. Consideraciones de seguridad para la ubicación de la planta

  • Zona de amortiguamiento
  • Ubicación de otras instalaciones peligrosas en las inmediaciones
  • Inventario de materiales tóxicos y peligrosos
  • Adecuación del suministro de agua contra incendios
  • Acceso a equipos de emergencia
  • Disponibilidad de apoyo de respuesta de emergencia de industrias adyacentes y la comunidad.
  • Condiciones meteorológicas extremas y vientos dominantes
  • Ubicación de carreteras, vías fluviales, vías férreas y corredores aéreos
  • Restricciones ambientales y de eliminación de desechos durante emergencias
  • Drenaje y pendiente de grado
  • Mantenimiento e inspección

 

El fuego es un peligro potencial en las plantas e instalaciones de proceso. Los grandes incendios pueden ser una fuente de radiación térmica que también puede ser mitigada por la distancia. Las llamaradas elevadas también pueden ser una fuente de radiación térmica durante una operación de emergencia o de arranque/parada. Una bengala es un dispositivo que quema automáticamente los gases de escape o libera vapores de emergencia en posiciones elevadas o ubicaciones especiales en el suelo. Estos deben ubicarse lejos del perímetro de la planta (para protección de la comunidad) y debe prohibirse el acceso de los trabajadores a un área en la base de la antorcha. Si no se opera correctamente, el arrastre de líquido a la antorcha puede provocar la quema de gotas de líquido. Además del fuego, puede haber explosiones dentro del equipo o una nube de vapor que produzca ondas expansivas. Aunque la distancia reducirá un poco la intensidad de la explosión sobre la zona de amortiguamiento, la explosión aún tendrá un efecto en la comunidad cercana.

También se debe considerar el potencial de escapes accidentales o incendios de las instalaciones existentes que pueden estar cerca del sitio propuesto. Los incidentes potenciales deben modelarse y evaluarse para determinar el posible efecto en el diseño de planta propuesto. Las respuestas de emergencia a un evento externo deben evaluarse y las respuestas deben coordinarse con otras plantas y comunidades afectadas.

Otras Consideraciones

Dow Chemical Company ha desarrollado otro enfoque para el diseño de la planta basado en un nivel aceptable de Daño a la propiedad máximo probable (MPPD) y Riesgo de interrupción del negocio (B1) (Dow Chemical Company 1994a). Estas consideraciones son importantes tanto para las plantas nuevas como para las existentes. El índice de incendios y explosiones de Dow es útil en diseños de plantas nuevas o en la adición de equipos a plantas existentes. Si se determina que los riesgos calculados a partir del índice son inaceptables, se deben aumentar las distancias de separación. Alternativamente, los cambios de diseño también pueden reducir el riesgo potencial.

Diseño general

En el diseño general de una planta, los vientos predominantes son una consideración importante. Las fuentes de ignición deben ubicarse contra el viento de las posibles fuentes de fugas. Los calentadores, las calderas, los incineradores y las antorchas que funcionan con fuego se encuentran en esta categoría (CCPS 1993). La ubicación de los tanques de almacenamiento a favor del viento de las unidades de proceso y los servicios públicos es otra recomendación (CCPS 1993). Las regulaciones ambientales han llevado a una reducción significativa de las fugas de los tanques (Lipton y Lynch 1994).

Las distancias mínimas de separación se han descrito en varias publicaciones para unidades de proceso, equipos y diferentes funciones de la planta (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; IRI 1991). Las instalaciones generales que normalmente tienen separaciones de distancia recomendadas en los diseños generales de la planta se muestran en la tabla 3. Las recomendaciones de distancia real deben definirse cuidadosamente. Si bien los calentadores a fuego y los hornos de proceso no se muestran en la tabla 3, son un elemento importante y las separaciones de distancia recomendadas deben incluirse en un diseño de proceso unitario.


Tabla 3. Instalaciones generalmente separadas en diseños generales de planta

  • Unidades de proceso
  • Granjas de tanques
  • Instalaciones de carga y descarga
  • Bengalas
  • Energía, calderas e incineradores
  • Torres de enfriamiento
  • Subestaciones, grandes patios de interruptores eléctricos
  • casas de control central
  • Almacenes.
  • Laboratorios analíticos
  • Sistemas de bloqueo y medición de servicios públicos entrantes
  • Mangueras contra incendios, monitores fijos, depósitos y bombas contra incendios de emergencia
  • Áreas de tratamiento de residuos
  • Mantenimiento de edificios y áreas.
  • Edificios administrativos

 

Además, los caminos son necesarios para el acceso de vehículos o equipos de emergencia y mantenimiento y requieren una colocación cuidadosa entre las unidades de proceso y en las distintas secciones de la planta. Deben establecerse espacios libres aceptables para los bastidores de tuberías elevados y otros equipos elevados junto con los espacios libres laterales en los cruces de caminos y las entradas a todas las instalaciones.

Los requisitos de diseño pueden basarse en distancias de separación mínimas recomendadas (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985) o determinarse a través de un análisis de riesgos (Dow Chemical Company 1994a).

Disposición de la unidad de proceso

La Tabla 3 presenta un resumen general del diseño de las separaciones de la planta. Las unidades de proceso están contenidas dentro del bloque específico que se muestra en el diseño general. El proceso químico generalmente se muestra en detalle en los diagramas de proceso e implementación (P&ID). El diseño de un proceso requiere consideraciones más allá de las distancias de separación de equipos específicos, algunas de las cuales se muestran en la tabla 4.


Tabla 4. Consideraciones generales en el diseño de una unidad de proceso

  • Definición de áreas para futuras expansiones y accesibilidad de unidades
  • Accesibilidad del equipo de reparación para mantenimiento frecuente
  • Requisitos de espacio para la reparación de equipos individuales (p. ej., área necesaria para tirar del paquete del intercambiador de calor o accesibilidad para la válvula de control)
  • Barreras para equipos de alta presión o reactores con potencial de explosión
  • Requisitos mecánicos y de espacio para la carga/descarga de reactores o torres llenos de sólidos
  • Espacio para ventilar explosiones de polvo.
  • Separación de equipos abiertos o mantenidos con frecuencia de tuberías, recipientes, etc. de alta temperatura.
  • Edificios o estructuras especiales y espacio libre necesario (p. ej., una sala de compresores con un puente grúa interno o una grúa externa)

 

El ensamblaje de equipos en cualquier unidad de proceso en particular variará considerablemente, dependiendo del proceso. La toxicidad y las características peligrosas de las corrientes y los materiales dentro de las unidades también varían ampliamente. A pesar de estas diferencias, se han desarrollado estándares de distancia mínima para muchos elementos del equipo (CCPS 1993; NFPA 1990; IRI 1991; Mecklenburgh 1985). Los procedimientos para calcular las posibles fugas y exposiciones tóxicas de los equipos de proceso que también pueden afectar la distancia de separación están disponibles (Dow Chemical Company 1994b). Además, el análisis de dispersión se puede aplicar cuando se han calculado estimaciones de fugas.

Equipo y distancia de separación

Se puede utilizar una técnica matricial para calcular el espacio necesario para separar el equipo (CCPS 1993; IRI 1991). Los cálculos basados ​​en condiciones de procesamiento específicas y una evaluación de riesgos del equipo pueden dar como resultado distancias de separación que difieren de una guía de matriz estándar.

Se pueden desarrollar listas extensas para una matriz refinando las categorías individuales y agregando equipos. Por ejemplo, los compresores se pueden dividir en varios tipos, como los que manejan gas inerte, aire y gases peligrosos. Las distancias de separación para los compresores accionados por motor pueden diferir de las máquinas accionadas por motor o por vapor. Las distancias de separación en las instalaciones de almacenamiento que albergan gases licuados deben analizarse en función de si el gas es inerte.

Los límites de la batería de proceso deben definirse cuidadosamente. Son las líneas divisorias o los límites de la parcela para una unidad de proceso (el nombre deriva del uso temprano de una batería de hornos en el procesamiento). Otras unidades, carreteras, servicios públicos, tuberías, zanjas de desagüe, etc., se trazan en función de los límites de la batería. Si bien la ubicación del equipo de la unidad no se extiende a los límites de la batería, se deben definir las distancias de separación del equipo de los límites de la batería.

Salas de control o casetas de control

En el pasado, cada unidad de proceso se diseñaba con una sala de control que proporcionaba el control operativo del proceso. Con la llegada de la instrumentación electrónica y el procesamiento controlado por computadora, las salas de control individuales han sido reemplazadas por una sala de control central que controla varias unidades de proceso en muchas operaciones. La sala de control centralizada es económicamente ventajosa debido a la optimización del proceso y al aumento de la eficiencia del personal. Todavía existen unidades de proceso individuales y, en algunas unidades especializadas, las casas de control más antiguas que han sido suplantadas por salas de control centralizadas aún pueden usarse para el monitoreo de procesos locales y para el control de emergencia. Aunque las funciones y ubicaciones de la sala de control generalmente están determinadas por la economía del proceso, el diseño de la sala de control o la sala de control es muy importante para mantener el control de emergencia y para la protección de los trabajadores. Algunas consideraciones para las casas de control central y local incluyen:

  • presurizar la casa de control para evitar la entrada de vapores tóxicos y peligrosos
  • diseño de la casa de control para resistencia a explosiones y explosiones
  • establecer una ubicación que tenga un riesgo mínimo (basado en la distancia de separación y la probabilidad de escapes de gas)
  • purificar todo el aire de entrada e instalar una ubicación de chimenea de entrada que minimice la entrada de vapores tóxicos o peligrosos
  • Sellado de todas las salidas de alcantarillado de la casa de control.
  • instalación de un sistema de extinción de incendios.

 

Reducción de inventario

Una consideración importante en los diseños de procesos y plantas es la cantidad de materiales tóxicos y peligrosos en el inventario general, incluido el equipo. Las consecuencias de una fuga son más graves a medida que aumenta el volumen de material. En consecuencia, el inventario debe minimizarse siempre que sea posible. El procesamiento mejorado que reduce la cantidad y el tamaño de las piezas del equipo reduce el inventario, reduce el riesgo y también da como resultado una menor inversión y una mayor eficiencia operativa.

Algunas posibles consideraciones de reducción de inventario se muestran en la tabla 6. Cuando se instale una nueva instalación de proceso, el procesamiento debe optimizarse teniendo en cuenta algunos de los objetivos que se muestran en la tabla 5.


Tabla 5. Pasos para limitar el inventario

  • Reducción de la reducción del inventario de tanques de almacenamiento a través de un mejor control de procesos, operación y control de inventario justo a tiempo
  • Eliminar o minimizar el inventario de tanques en el sitio a través de la integración de procesos
  • Uso del análisis y desarrollo de variables de reacción para la reducción del volumen del reactor
  • Sustitución de reactores por lotes por reactores continuos, lo que también reduce la retención aguas abajo
  • Disminución de la retención de la columna de destilación a través de reducciones de volumen de fondos y retención de bandejas con bandejas o empaques más avanzados
  • Sustitución de calderines de marmita por calderines termosifón
  • Minimización de los volúmenes de los tambores de sobretensión y de los tambores de fondo
  • Mejorar el diseño y el tamaño de las tuberías para minimizar la retención
  • Donde se producen materiales tóxicos, minimizando la retención de la sección tóxica

Instalaciones de almacenamiento

Las instalaciones de almacenamiento en una planta de procesamiento químico pueden albergar alimentos líquidos y sólidos, productos químicos intermedios, subproductos y productos de proceso. Los productos almacenados en muchas instalaciones sirven como intermediarios o precursores de otros procesos. El almacenamiento también puede ser necesario para diluyentes, solventes u otros materiales de proceso. Todos estos materiales se almacenan generalmente en tanques de almacenamiento sobre el suelo (AST). El tanque subterráneo todavía se usa en algunos lugares, pero el uso generalmente es limitado debido a problemas de acceso y capacidad limitada. Además, las fugas potenciales de tales tanques de almacenamiento subterráneos (UST) presentan problemas ambientales cuando las fugas contaminan el agua subterránea. La contaminación general de la tierra puede dar lugar a posibles exposiciones atmosféricas con fugas de materiales con mayor presión de vapor. Los materiales filtrados pueden ser un problema potencial de exposición durante los esfuerzos de remediación del suelo. Las fugas de UST han resultado en regulaciones ambientales estrictas en muchos países, como los requisitos para tanques de doble pared y monitoreo subterráneo.

Los tanques de almacenamiento típicos sobre el suelo se muestran en la figura 1. Los AST verticales son tanques de techo cónico o abovedado, tanques de techo flotante con techo flotante cubierto o no cubierto o tanques de techo flotante externo (EFRT). Los tanques de techo convertido o cerrado son EFRT con cubiertas instaladas en los tanques que con frecuencia son domos de tipo geodésico. Dado que los EFRT con el tiempo no mantienen una forma perfectamente circular, es difícil sellar el techo flotante y se instala una cubierta en el tanque. Un diseño de domo geodésico elimina las armaduras de techo necesarias para los tanques de techo cónico (FRT). El domo geodésico es más económico que un techo cónico y, además, el domo reduce las pérdidas de materiales al medio ambiente.

Figura 1. Tanques de almacenamiento sobre el suelo típicos

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Normalmente, los tanques se limitan al almacenamiento de líquidos donde la presión de vapor del líquido no supera los 77 kPa. Cuando la presión excede este valor, se utilizan esferoides o esferas, ya que ambos están diseñados para operar a presión. Los esferoides pueden ser bastante grandes pero no se instalan donde la presión puede exceder ciertos límites definidos por el diseño mecánico. Para la mayoría de las aplicaciones de almacenamiento de presión de vapor más alta, las esferas son normalmente el contenedor de almacenamiento y están equipadas con válvulas de alivio de presión para evitar el exceso de presión. Un problema de seguridad que se ha desarrollado con las esferas es el vuelco, que genera un exceso de vapor y da como resultado descargas de la válvula de alivio o en situaciones más extremas, como la ruptura de la pared de la esfera (CCPS 1993). En general, los contenidos líquidos se estratifican y si se carga material tibio (menos denso) en el fondo de la esfera, el material tibio sube a la superficie con el material superficial más frío y de mayor densidad rodando hacia el fondo. El material de la superficie caliente se vaporiza, elevando la presión, lo que puede resultar en una descarga de la válvula de alivio o sobrepresión de la esfera.

Disposición del tanque

El diseño del tanque requiere una planificación cuidadosa. Hay recomendaciones para las distancias de separación de tanques y otras consideraciones (CCPS 1988; 1993). En muchos lugares, las distancias de separación no están especificadas por código, pero las distancias mínimas (OSHA 1994) pueden ser el resultado de varias decisiones aplicables a las distancias y ubicaciones de separación. Algunas de estas consideraciones se presentan en la tabla 6. Además, el servicio del tanque es un factor en la separación del tanque para tanques presurizados, refrigerados y atmosféricos (CCPS 1993).


Tabla 6. Separación de tanques y consideraciones de ubicación

  • La separación basada en las distancias de capa a capa puede basarse en referencias y estar sujeta al cálculo de la distancia de radiación térmica en caso de incendio en un tanque adyacente.
  • Los tanques deben estar separados de las unidades de proceso.
  • La ubicación del tanque, preferiblemente a favor del viento desde otras áreas, minimiza los problemas de ignición en el caso de que un tanque libere una cantidad significativa de vapor.
  • Los tanques de almacenamiento deben tener diques, que también son requeridos por ley en la mayoría de las regiones.
  • Los tanques se pueden agrupar para la utilización de diques comunes y equipos de extinción de incendios.
  • Los diques deben tener capacidad de aislamiento en caso de emergencia.

 

Los diques son necesarios y tienen un tamaño volumétrico nominal para contener el contenido de un tanque. Cuando hay varios tanques dentro de un dique, la capacidad volumétrica mínima del dique es equivalente a la capacidad del tanque más grande (OSHA 1994). Las paredes del dique pueden construirse con tierra, acero, hormigón o mampostería sólida. Sin embargo, los diques de tierra deben ser impenetrables y tener una parte superior plana con un ancho mínimo de 0.61 m. Además, el suelo dentro del área del dique también debe tener una capa impenetrable para evitar cualquier fuga de productos químicos o aceite en el suelo.

Fuga del tanque

Un problema que se ha ido desarrollando a lo largo de los años es la fuga del tanque como resultado de la corrosión en el fondo del tanque. Con frecuencia, los tanques tienen capas de agua en el fondo del tanque que pueden contribuir a la corrosión, y puede ocurrir corrosión electrolítica debido al contacto con la tierra. Como resultado, se han instituido requisitos reglamentarios en varias regiones para controlar las fugas en el fondo del tanque y la contaminación del agua y el suelo subterráneo por contaminantes en el agua. Se ha desarrollado una variedad de procedimientos de diseño para controlar y monitorear las fugas (Hagen y Rials 1994). Además, también se han instalado dobles fondos. En algunas instalaciones se ha instalado protección catódica para controlar aún más el deterioro del metal (Barletta, Bayle y Kennelley 1995).

Toma de agua

La descarga manual periódica de agua desde el fondo del tanque puede resultar en exposición. La observación visual para determinar la interfaz a través de un drenaje manual abierto puede provocar la exposición del trabajador. Se puede instalar una descarga cerrada con un sensor de interfaz y una válvula de control que minimice la posible exposición de los trabajadores (Lipton y Lynch 1994). Hay una variedad de sensores disponibles comercialmente para este servicio.

Tanques de sobrellenado

Con frecuencia, los tanques se sobrellenan, lo que genera riesgos potenciales para la seguridad y la exposición de los trabajadores. Esto puede evitarse con instrumentos redundantes o de dos niveles que controlen las válvulas de bloqueo de entrada o las bombas de alimentación (Bahner 1996). Durante muchos años, las líneas de desbordamiento se instalaron en los tanques de productos químicos, pero terminaban a poca distancia por encima de una abertura de drenaje para permitir la observación visual de la descarga de desbordamiento. Además, el drenaje tuvo que dimensionarse para una tasa de llenado superior a la máxima para garantizar un drenaje adecuado. Sin embargo, dicho sistema es una fuente potencial de exposición. Esto se puede eliminar conectando la línea de desbordamiento directamente al desagüe con un indicador de flujo en la línea para mostrar el desbordamiento. Aunque esto funcionará satisfactoriamente, esto resulta en la sobrecarga del sistema de drenaje con un volumen muy grande de contaminantes y problemas potenciales de salud y seguridad.

Inspección y limpieza de tanques.

Periódicamente, los tanques se retiran de servicio para su inspección y/o limpieza. Estos procedimientos deben controlarse cuidadosamente para evitar la exposición de los trabajadores y minimizar los riesgos potenciales para la seguridad. Después del drenaje, los tanques se enjuagan frecuentemente con agua para eliminar los restos de líquido del proceso. Históricamente, los tanques se limpiaban de forma manual o mecánica cuando era necesario. Cuando se drenan los tanques, se llenan de vapor que puede ser tóxico y puede estar dentro de un rango combustible. Es posible que el lavado con agua no afecte significativamente la toxicidad del vapor, pero puede reducir los posibles problemas de combustión. Con techos flotantes, el material debajo del techo flotante se puede lavar y drenar, pero algunos tanques aún pueden tener material en el sumidero. Este material del fondo debe eliminarse manualmente y puede presentar problemas de exposición potencial. Es posible que se requiera que el personal use equipo de protección personal (EPP).

Normalmente, los tanques cerrados y cualquier volumen por debajo de los techos flotantes se purgan con aire hasta que se alcanza un nivel de concentración de oxígeno específico antes de que se permita la entrada. Sin embargo, las mediciones de concentración deben obtenerse continuamente para garantizar que los niveles de concentración tóxica sean satisfactorios y no cambien.

Ventilación de vapor y control de emisiones.

Para tanques de techo fijo o de techo flotante convertido (CFRT), la ventilación a la atmósfera puede no ser aceptable en muchos lugares. El venteo de presión-vacío (PV) (que se muestra en la figura 2) estos tanques se retiran y los vapores fluyen a través de un conducto cerrado hacia un dispositivo de control donde los contaminantes se destruyen o recuperan. Para ambos tanques, se puede realizar una purga inerte (p. ej., nitrógeno). ser inyectado para eliminar el efecto de vacío diurno y mantener una presión positiva para el dispositivo de recuperación. En el tanque CFRT, el nitrógeno elimina el efecto diurno y reduce los vapores a la atmósfera a través de un respiradero PV. Sin embargo, las emisiones de vapor no se eliminan. A Se dispone de una gran cantidad de dispositivos y técnicas de control que incluyen combustión, absorbedores, condensadores y absorción (Moretti y Mukhopadhyay 1993; Carroll y Ruddy 1993; Basta 1994; Pennington 1996; Siegall 1996). La selección de un sistema de control es una función de los objetivos finales de emisión. y costos de operación e inversión.

En los tanques de techo flotante, tanto externos como internos, los sellos y los controles de accesorios auxiliares minimizan efectivamente las pérdidas de vapor.

Riesgos para la seguridad

La inflamabilidad es una preocupación importante en los tanques y se requieren sistemas de extinción de incendios para ayudar en el control y la prevención de zonas de incendio ampliadas. Los sistemas de agua contra incendios y las recomendaciones de instalación están disponibles (CCPS 1993; Dow Chemical Company 1994a; NFPA 1990). El agua se puede rociar directamente sobre un incendio bajo ciertas condiciones y es esencial para enfriar tanques o equipos adyacentes para evitar el sobrecalentamiento. Además, la espuma es un agente extintor de incendios eficaz y se pueden instalar equipos de espuma permanentes en los tanques. La instalación de equipos de espuma en equipos móviles de extinción de incendios debe revisarse con un fabricante. Las espumas ambientalmente aceptables y de baja toxicidad ahora están disponibles que son efectivas y comparables a otras espumas para extinguir incendios rápidamente.

Procesando equipamiento

Se requiere una amplia variedad de equipos de proceso en el procesamiento de productos químicos como resultado de los numerosos procesos, requisitos de procesos especializados y variaciones en los productos. En consecuencia, no se puede revisar todo el equipo químico en uso hoy en día; esta sección se concentrará en el equipo de aplicación más amplia que se encuentra en las secuencias de procesamiento.

Reactores

Hay un gran número de tipos de reactores en la industria química. La base para la selección del reactor es una función de una serie de variables, empezando por clasificar si la reacción es discontinua o continua. Con frecuencia, las reacciones por lotes se convierten en operaciones continuas a medida que aumenta la experiencia con la reacción y se dispone de algunas modificaciones, como catalizadores mejorados. El procesamiento de reacción continuo es generalmente más eficiente y produce un producto más consistente, lo cual es deseable para cumplir con los objetivos de calidad del producto. Sin embargo, todavía hay una gran cantidad de operaciones por lotes.

Reacción

En todas las reacciones, la clasificación de una reacción como exotérmica o endotérmica (que produce calor o requiere calor) es necesaria para definir los requisitos de calentamiento o enfriamiento necesarios para controlar la reacción. Además, se deben establecer criterios de reacción fuera de control para instalar sensores y controles de instrumentos que puedan evitar que una reacción se salga de control. Antes de la operación a gran escala de un reactor, se deben investigar y desarrollar procedimientos de emergencia para garantizar que la reacción fuera de control se contenga de manera segura. Algunas de las diversas soluciones potenciales son equipos de control de emergencia que se activan automáticamente, inyección de un químico que detiene la reacción e instalaciones de ventilación que pueden acomodar y contener el contenido del reactor. La operación de la válvula de seguridad y la ventilación es extremadamente importante y requiere un equipo en buen estado y en funcionamiento en todo momento. En consecuencia, con frecuencia se instalan múltiples válvulas de seguridad entrelazadas para garantizar que el mantenimiento de una válvula no reduzca la capacidad de alivio requerida.

En caso de que una válvula de seguridad o ventilación se descargue debido a un mal funcionamiento, el efluente de descarga debe contenerse en prácticamente todas las circunstancias para minimizar los riesgos potenciales para la seguridad y la salud. Como resultado, el método de contención de la descarga de emergencia a través de tuberías junto con la disposición final de la descarga del reactor debe analizarse cuidadosamente. En general, el líquido y el vapor deben separarse y el vapor debe enviarse a una antorcha o recuperación y el líquido debe reciclarse cuando sea posible. La eliminación de sólidos puede requerir algún estudio.

Lote

En los reactores que involucran reacciones exotérmicas, una consideración importante es el ensuciamiento de las paredes o las tuberías internas por el medio de enfriamiento utilizado para mantener la temperatura. La eliminación del material contaminado varía considerablemente y el método de eliminación depende de las características del material contaminado. El material sucio se puede eliminar con un solvente, un chorro de boquilla de alta presión o, en algunos casos, manualmente. En todos estos procedimientos, la seguridad y la exposición deben ser cuidadosamente controladas. El movimiento de material dentro y fuera del reactor no debe permitir la entrada de aire, lo que puede resultar en una mezcla de vapor inflamable. Los vacíos deben romperse con un gas inerte (p. ej., nitrógeno). La entrada de embarcaciones para inspección o trabajo se puede clasificar como entrada en un espacio confinado y se deben observar las reglas para este procedimiento. Se debe comprender la toxicidad dérmica y de vapor y los técnicos deben tener conocimientos sobre los peligros para la salud.

ASESORIA CONTINUA

Los reactores de flujo continuo se pueden llenar con líquido o vapor y líquido. Algunas reacciones producen lodos en los reactores. Además, hay reactores que contienen catalizadores sólidos. El fluido de reacción puede ser líquido, vapor o una combinación de vapor y líquido. Los catalizadores sólidos, que promueven una reacción sin participar en ella, normalmente se encuentran dentro de rejillas y se denominan lechos fijos. Los reactores de lecho fijo pueden tener lechos simples o múltiples y pueden tener reacciones exotérmicas o endotérmicas, y la mayoría de las reacciones requieren una temperatura constante (isotérmica) en cada lecho. Esto requiere con frecuencia la inyección de corrientes de alimentación o un diluyente en varios lugares entre lechos para controlar la temperatura. Con estos sistemas de reacción, la indicación de la temperatura y la ubicación del sensor a través de los lechos son extremadamente importantes para evitar un desbocamiento de la reacción y cambios en el rendimiento o la calidad del producto.

Los lechos fijos generalmente pierden su actividad y deben regenerarse o reemplazarse. Para la regeneración, los depósitos en el lecho pueden quemarse, disolverse en un solvente o, en algunos casos, regenerarse mediante la inyección de un producto químico en un fluido inerte en el lecho, restaurando así la actividad del catalizador. Dependiendo del catalizador, se puede aplicar una de estas técnicas. Cuando se queman lechos, el reactor se vacía y se purga de todos los fluidos del proceso y luego se llena con un gas inerte (generalmente nitrógeno), que se calienta y recircula, elevando el lecho a un nivel de temperatura específico. En este punto, se agrega un volumen muy pequeño de oxígeno a la corriente inerte para iniciar un frente de llama que se mueve gradualmente a través del lecho y controla el aumento de temperatura. Cantidades excesivas de oxígeno tienen un efecto perjudicial sobre el catalizador.

Eliminación de catalizador de lecho fijo

La remoción de catalizadores de lecho fijo debe controlarse cuidadosamente. Los reactores se drenan del fluido del proceso y luego el fluido restante se desplaza con un fluido de lavado o se purga con vapor hasta que se haya eliminado todo el fluido del proceso. La purga final puede requerir otras técnicas antes de que el recipiente se pueda purgar con un gas inerte o aire antes de abrir el recipiente o descargar el catalizador del recipiente bajo un manto inerte. Si se usa agua en este proceso, el agua se drena a través de una tubería cerrada a un alcantarillado de proceso. Algunos catalizadores son sensibles al aire o al oxígeno y se vuelven pirofóricos o tóxicos. Estos requieren procedimientos especiales para eliminar el aire durante el llenado o vaciado de los recipientes. La protección personal junto con los procedimientos de manejo deben definirse cuidadosamente para minimizar las exposiciones potenciales y proteger al personal.

La eliminación del catalizador gastado puede requerir un tratamiento adicional antes de enviarlo a un fabricante de catalizadores para su reciclaje o en un procedimiento de eliminación ambientalmente aceptable.

Otros sistemas catalizadores

El gas que fluye a través de un lecho de catalizador sólido suelto expande el lecho y forma una suspensión que es similar a un líquido y se denomina lecho fluido. Este tipo de reacción se utiliza en varios procesos. Los catalizadores usados ​​se eliminan como una corriente lateral de gas y sólidos para su regeneración y luego se devuelven al proceso a través de un sistema cerrado. En otras reacciones, la actividad del catalizador puede ser muy alta y, aunque el catalizador se descarga en el producto, la concentración es extremadamente baja y no plantea ningún problema. Cuando no se desee una alta concentración de sólidos de catalizador en el vapor del producto, se debe eliminar el arrastre de sólidos antes de la purificación. Sin embargo, quedarán rastros de sólidos. Estos se eliminan para su eliminación en una de las corrientes de subproductos, que a su vez deben clarificarse.

En situaciones en las que el catalizador gastado se regenera mediante la combustión, se requieren amplias instalaciones de recuperación de sólidos en los sistemas de lecho fluidizado para cumplir con las restricciones ambientales. La recuperación puede consistir en varias combinaciones de ciclones, precipitadores eléctricos, filtros de mangas y/o depuradores. Cuando la quema se produce en lechos fijos, la preocupación básica es el control de la temperatura.

Dado que los catalizadores de lecho fluidizado se encuentran frecuentemente dentro del rango respiratorio, se debe tener cuidado durante el manejo de sólidos para garantizar la protección de los trabajadores con catalizadores frescos o recuperados.

En algunos casos, se puede usar una aspiradora para quitar varios componentes de una cama fija. En estas situaciones, un chorro de vacío impulsado por vapor es frecuentemente el productor de vacío. Esto produce una descarga de vapor que frecuentemente contiene materiales tóxicos aunque en muy baja concentración en la corriente en chorro. Sin embargo, la descarga de un chorro de vapor debe revisarse cuidadosamente para determinar las cantidades de contaminantes, la toxicidad y la posible dispersión si se descarga directamente a la atmósfera. Si esto no es satisfactorio, la descarga del chorro puede requerir condensación en un sumidero donde se controlan todos los vapores y el agua se envía al sistema de alcantarillado cerrado. Una bomba de vacío rotativa funcionará en este servicio. Es posible que no se permita que la descarga de una bomba de vacío alternativa se descargue directamente a la atmósfera, pero en algunos casos puede descargarse en una línea de antorcha, incinerador o calentador de proceso.

Seguridad

En todos los reactores, los aumentos de presión son una preocupación importante ya que no se debe exceder la clasificación de presión del recipiente. Estos aumentos de presión pueden ser el resultado de un control deficiente del proceso, un mal funcionamiento o una reacción descontrolada. En consecuencia, se requieren sistemas de alivio de presión para mantener la integridad del recipiente evitando la sobrepresión del reactor. Las descargas de las válvulas de alivio deben diseñarse cuidadosamente para mantener un alivio adecuado en todas las condiciones, incluido el mantenimiento de las válvulas de alivio. Es posible que se requieran varias válvulas. Si se diseña una válvula de alivio para descargar a la atmósfera, el punto de descarga debe elevarse por encima de todas las estructuras cercanas y se debe realizar un análisis de dispersión para garantizar la protección adecuada de los trabajadores y las comunidades cercanas.

Si se instala un disco de ruptura con una válvula de seguridad, también se debe encerrar la descarga y designar la ubicación de descarga final como se describe anteriormente. Dado que la ruptura de un disco no se volverá a asentar, un disco sin válvula de seguridad probablemente liberará la mayor parte del contenido del reactor y el aire puede ingresar al reactor al final de la liberación. Esto requiere un análisis cuidadoso para asegurar que no se cree una situación inflamable y que no ocurran reacciones altamente indeseables. Además, la descarga de un disco puede liberar líquido y el sistema de ventilación debe estar diseñado para contener todos los líquidos con vapor descargado, como se describe anteriormente. Las liberaciones atmosféricas de emergencia deben ser aprobadas por las autoridades reguladoras antes de la instalación.

Los agitadores mezcladores instalados en los reactores están sellados. Las fugas pueden ser peligrosas y, si ocurren, el sello debe repararse, lo que requiere el apagado del reactor. El contenido del reactor puede requerir manipulación o precauciones especiales y un procedimiento de parada de emergencia debe incluir la terminación de la reacción y la disposición del contenido del reactor. La inflamabilidad y el control de la exposición deben revisarse cuidadosamente para cada paso, incluida la disposición final de la mezcla del reactor. Dado que una parada puede ser costosa e implicar una pérdida de producción, se han introducido mezcladores magnéticos y sistemas de sellado más nuevos para reducir el mantenimiento y las paradas del reactor.

La entrada a todos los reactores requiere el cumplimiento de procedimientos seguros de entrada a espacios confinados.

Torres de fraccionamiento o destilación

La destilación es un proceso mediante el cual las sustancias químicas se separan mediante métodos que aprovechan las diferencias en los puntos de ebullición. Las torres familiares en plantas químicas y refinerías son torres de destilación.

La destilación en varias formas es un paso de procesamiento que se encuentra en la gran mayoría de los procesos químicos. El fraccionamiento o la destilación se pueden encontrar en los pasos del proceso de purificación, separación, extracción, azeotrópico y extractivo. Estas aplicaciones ahora incluyen la destilación reactiva, donde ocurre una reacción en una sección separada de la torre de destilación.

La destilación se realiza con una serie de bandejas en una torre, o se puede realizar en una torre llena de relleno. Los empaques tienen configuraciones especiales que permiten fácilmente el paso de vapor y líquido, pero brindan suficiente área de superficie para el contacto vapor-líquido y un fraccionamiento eficiente.

Operación

Normalmente se suministra calor a una torre con un rehervidor, aunque el contenido de calor de corrientes específicas puede ser suficiente para eliminar el rehervidor. Con el calor del rehervidor, se produce una separación vapor-líquido en múltiples pasos en las bandejas y los materiales más livianos ascienden a través de la torre. Los vapores de la bandeja superior se condensan total o parcialmente en el condensador superior. El líquido condensado se recolecta en el tambor de recuperación de destilados, donde parte del líquido se recicla a la torre y la otra parte se retira y se envía a una ubicación específica. Los vapores no condensados ​​pueden recuperarse en otro lugar o enviarse a un dispositivo de control que puede ser una cámara de combustión o un sistema de recuperación.

Presión

Las torres suelen funcionar a presiones superiores a la presión atmosférica. Sin embargo, las torres se operan con frecuencia al vacío para minimizar las temperaturas del líquido que pueden afectar la calidad del producto o en situaciones en las que los materiales de la torre se vuelven una preocupación mecánica y económica debido al nivel de temperatura que puede ser difícil de alcanzar. Además, las altas temperaturas pueden afectar al fluido. En las fracciones de petróleo pesado, las temperaturas muy altas en los fondos de las torres suelen dar lugar a problemas de coquización.

Los vacíos se obtienen normalmente con eyectores o bombas de vacío. En las unidades de proceso, las cargas de vacío consisten en algunos materiales ligeros de vapor, inertes que pueden haber estado en la corriente de alimentación de la torre y aire de fugas. Normalmente, el sistema de vacío se instala después de un condensador para reducir la carga orgánica al sistema de vacío. El tamaño del sistema de vacío se basa en la carga de vapor estimada, con eyectores que manejan cargas de vapor más grandes. En ciertos sistemas, una máquina de vacío puede conectarse directamente a una salida de condensador. Una operación típica del sistema eyector es una combinación de eyectores y condensadores barométricos directos donde los vapores del eyector tienen contacto directo con el agua de enfriamiento. Los condensadores barométricos son grandes consumidores de agua y la mezcla de vapor y agua da como resultado altas temperaturas de salida del agua que tienden a vaporizar cualquier rastro de compuesto orgánico en el sumidero barométrico atmosférico, aumentando potencialmente las exposiciones en el lugar de trabajo. Además, se agrega una gran carga de efluentes al sistema de aguas residuales.

Se logra una gran reducción de agua junto con una reducción sustancial en el consumo de vapor en los sistemas de vacío modificados. Dado que la bomba de vacío no manejará una gran carga de vapor, se usa un eyector de vapor en la primera etapa en combinación con un condensador de superficie para reducir la carga de la bomba de vacío. Además, se instala un tambor de sumidero para operación sobre el suelo. El sistema más simple reduce la carga de aguas residuales y mantiene un sistema cerrado que elimina posibles exposiciones al vapor.

Seguridad

Todas las torres y tambores deben estar protegidos contra la sobrepresión que puede resultar de un mal funcionamiento, incendio (Mowrer 1995) o fallas en los servicios públicos. Una revisión de peligros es necesaria y es requerida por ley en algunos países. Un enfoque general de gestión de seguridad de procesos que se aplica a la operación de procesos y plantas mejora la seguridad, minimiza las pérdidas y protege la salud de los trabajadores (Auger 1995; Murphy 1994; Sutton 1995). La protección es proporcionada por válvulas de alivio de presión (PRV) que descargan a la atmósfera oa un sistema cerrado. La PRV generalmente se monta en la parte superior de la torre para aliviar la gran carga de vapor, aunque algunas instalaciones ubican la PRV en otras ubicaciones de la torre. La PRV también se puede ubicar en el tambor superior de recuperación de destilados siempre que no se coloquen válvulas entre la PRV y la parte superior de la torre. Si se instalan válvulas de bloqueo en las líneas de proceso al condensador, entonces la PRV debe instalarse en la torre.

Cuando se alivia la sobrepresión de la torre de destilación, en ciertos escenarios de emergencia, la descarga de PRV puede ser excesivamente grande. Una carga muy alta en una línea de ventilación de descarga de un sistema cerrado puede ser la carga más grande del sistema. Dado que una descarga de PRV puede ser repentina y el tiempo total de alivio puede ser bastante corto (menos de 15 minutos), esta carga de vapor extremadamente grande debe analizarse cuidadosamente (Bewanger y Krecter 1995; Boicourt 1995). Dado que esta carga máxima corta y grande es difícil de procesar en dispositivos de control como absorbedores, adsorbentes, hornos, etc., el dispositivo de control preferible en la mayoría de las situaciones es una antorcha para la destrucción del vapor. Normalmente, varias PRV están conectadas a un encabezado de línea de bengala que, a su vez, está conectado a una sola bengala. Sin embargo, la bengala y el sistema general deben diseñarse cuidadosamente para cubrir un gran grupo de posibles contingencias (Boicourt 1995).

Riesgos para la salud

Para el alivio directo a la atmósfera, se debe realizar un análisis de dispersión detallado de los vapores de descarga de la válvula de alivio para garantizar que los trabajadores no estén expuestos y que las concentraciones en la comunidad estén dentro de las pautas de concentración permitidas. Al controlar la dispersión, es posible que se deban elevar las líneas de descarga de la válvula de alivio atmosférico para evitar concentraciones excesivas en las estructuras cercanas. Puede ser necesaria una pila similar a una bengala muy alta para controlar la dispersión.

Otra área de preocupación es ingresar a una torre para mantenimiento o cambios mecánicos durante una parada. Esto implica ingresar a un espacio confinado y expone a los trabajadores a los peligros asociados. El método de enjuague y purga antes de la apertura debe llevarse a cabo con cuidado para garantizar exposiciones mínimas al reducir las concentraciones tóxicas por debajo de los niveles recomendados. Antes de comenzar con las operaciones de lavado y purga, se debe reducir la presión de la torre y se deben cegar todas las conexiones de tubería a la torre (es decir, se deben colocar discos metálicos planos entre las bridas de la torre y las bridas de la tubería de conexión). Este paso debe administrarse cuidadosamente para garantizar exposiciones mínimas. En diferentes procesos, los métodos para limpiar la torre de fluidos tóxicos varían. Con frecuencia, el fluido de la torre se desplaza con un fluido que tiene características de muy baja toxicidad. Este fluido de desplazamiento luego se drena y se bombea a una ubicación seleccionada. La película de líquido restante y las gotitas se pueden vaporizar a la atmósfera a través de una brida superior que tiene una persiana especial con una abertura entre la persiana y la brida de la torre. Después de la vaporización, el aire ingresa a la torre a través de la abertura ciega especial a medida que la torre se enfría. Se abren una boca de inspección en la parte inferior de la torre y otra en la parte superior de la torre, lo que permite el soplado de aire a través de la torre. Cuando la concentración interna de la torre alcanza un nivel predeterminado, se puede ingresar a la torre.

Intercambiadores de calor

Existe una amplia variedad de intercambiadores de calor en la industria de procesos químicos. Los intercambiadores de calor son dispositivos mecánicos para la transferencia de calor hacia o desde una corriente de proceso. Se seleccionan de acuerdo con las condiciones del proceso y los diseños del intercambiador. Algunos de los tipos de intercambiadores comunes se muestran en la figura 2. La selección del intercambiador óptimo para un servicio de proceso es algo complicada y requiere una investigación detallada (Woods 1995). En muchas situaciones, ciertos tipos no son adecuados debido a la presión, la temperatura, la concentración de sólidos, la viscosidad, la cantidad de flujo y otros factores. Además, el diseño de un intercambiador de calor individual puede variar considerablemente; Hay disponibles varios tipos de tubos de dirección flotantes e intercambiadores de láminas (Green, Maloney y Perry 1984). La cabeza flotante normalmente se selecciona donde las temperaturas pueden causar una expansión excesiva del tubo que, de otro modo, no podría mantener la integridad en un intercambiador de placa de tubo fijo. En el intercambiador de cabeza flotante simplificado de la figura 2, la cabeza flotante está contenida completamente dentro del intercambiador y no tiene ninguna conexión con la cubierta de la carcasa. En otros diseños de cabeza flotante, puede haber empaquetamiento alrededor de la placa tubular flotante (Green, Maloney y Perry 1984).

Figura 2. Intercambiadores de calor típicos

CMP020F4

Fuga

El empaque de las placas tubulares flotantes está en contacto con la atmósfera y puede ser una fuente de fugas y exposición potencial. Otros intercambiadores también pueden tener posibles fuentes de fugas y deben examinarse cuidadosamente. Como resultado de sus características de transferencia de calor, los intercambiadores de placas y marcos se instalan a menudo en la industria química. Las placas tienen varias ondulaciones y configuraciones. Las placas están separadas por juntas que evitan la mezcla de las corrientes y proporcionan un sello externo. Sin embargo, los sellos limitan las aplicaciones de temperatura a unos 180 ºC, aunque las mejoras en los sellos pueden superar esta limitación. Dado que hay varias placas, las placas deben comprimirse correctamente para garantizar un sellado adecuado entre ellas. En consecuencia, es necesaria una instalación mecánica cuidadosa para evitar fugas y peligros potenciales. Dado que hay una gran cantidad de focas, es importante monitorear cuidadosamente las focas para minimizar las posibles exposiciones.

Los intercambiadores enfriados por aire son económicamente atractivos y se han instalado en una gran cantidad de aplicaciones de proceso y en varias ubicaciones dentro de las unidades de proceso. Para ahorrar espacio, estos intercambiadores a menudo se instalan sobre tramos de tubería y con frecuencia se apilan. Dado que la selección del material del tubo es importante, en la industria química se utiliza una variedad de materiales. Estos tubos están conectados a la placa de tubos. Esto requiere el uso de materiales compatibles. La fuga a través de una grieta en el tubo o en la placa del tubo es una preocupación ya que el ventilador hará circular los vapores de la fuga y la dispersión puede resultar en exposiciones potenciales. La dilución con aire puede reducir significativamente el riesgo potencial de exposición. Sin embargo, los ventiladores se apagan con frecuencia bajo algunas condiciones climáticas y, en estas circunstancias, las concentraciones de fugas pueden aumentar, lo que aumenta las exposiciones potenciales. Además, si no se reparan los tubos con fugas, la fisura puede empeorar. Con líquidos tóxicos que no se vaporizan fácilmente, pueden gotear y provocar una posible exposición dérmica.

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos pueden desarrollar fugas a través de cualquiera de las diversas bridas (Green, Maloney y Perry 1984). Dado que los intercambiadores de calor de carcasa y tubos varían en tamaño, desde áreas de superficie pequeñas a muy grandes, el diámetro de las bridas exteriores suele ser mucho mayor que el de las bridas de tubería típicas. Con estas bridas grandes, las juntas no solo deben resistir las condiciones del proceso, sino también proporcionar un sello bajo las variaciones de carga de los pernos. Se utilizan varios diseños de juntas. Es difícil mantener constantes las tensiones de carga de los pernos en todos los pernos de la brida, lo que genera fugas en muchos intercambiadores. La fuga de la brida se puede controlar con anillos de sellado de brida (Lipton y Lynch 1994).

Las fugas en los tubos pueden ocurrir en cualquiera de los tipos de intercambiadores disponibles, con la excepción de los intercambiadores de placas y algunos otros intercambiadores especiales. Sin embargo, estos últimos intercambiadores tienen otros problemas potenciales. Cuando los tubos se filtran en un sistema de agua de refrigeración, el agua de refrigeración descarga el contaminante en una torre de refrigeración que puede ser una fuente de exposición tanto para los trabajadores como para la comunidad cercana. En consecuencia, el agua de refrigeración debe ser monitoreada.

La dispersión de los vapores de las torres de enfriamiento puede extenderse como resultado de los ventiladores en las torres de enfriamiento de tiro forzado e inducido. Además, las torres de convección natural descargan vapores a la atmósfera que luego se dispersan. Sin embargo, la dispersión varía considerablemente según las condiciones climáticas y la elevación de la descarga. Los materiales tóxicos menos volátiles permanecen en el agua de enfriamiento y la corriente de purga de la torre de enfriamiento, que debe tener suficiente capacidad de tratamiento para destruir los contaminantes. La torre de enfriamiento y el depósito de la torre deben limpiarse periódicamente y los contaminantes se suman a los peligros potenciales en el depósito y en el relleno de la torre. La protección personal es necesaria para gran parte de este trabajo.

Limpieza de intercambiadores

Un problema con los tubos en el servicio de agua de refrigeración es la acumulación de material en los tubos como resultado de la corrosión, los organismos biológicos y la deposición de sólidos. Como se describió anteriormente, los tubos también pueden tener fugas a través de grietas, o pueden ocurrir fugas cuando los tubos se enrollan en estrías en la placa de tubos. Cuando ocurre cualquiera de estas condiciones, se requiere la reparación del intercambiador y los fluidos del proceso deben eliminarse del intercambiador. Esto requiere una operación completamente contenida, que es necesaria para cumplir con los objetivos de exposición ambiental, de seguridad y de salud.

Generalmente, el fluido del proceso se drena a un receptor y el material restante se elimina del intercambiador con un solvente o material inerte. Este último material también se envía a un receptor de material contaminado mediante drenaje o presión con nitrógeno. Cuando haya material tóxico en el intercambiador, se debe monitorear el intercambiador para detectar cualquier rastro de material tóxico. Si los resultados de las pruebas no son satisfactorios, se puede vaporizar el intercambiador para vaporizar y eliminar todo rastro de material. Sin embargo, la ventilación de vapor debe conectarse a un sistema cerrado para evitar que el vapor se escape a la atmósfera. Si bien la ventilación cerrada puede no ser absolutamente necesaria, a veces puede haber más material contaminante en el intercambiador, lo que requiere una ventilación de vapor cerrada en todo momento para controlar los peligros potenciales. Después de la vaporización, un respiradero a la atmósfera admite aire. Este procedimiento general es aplicable al lado o lados del intercambiador que contienen material tóxico.

Los productos químicos que se utilicen para limpiar los tubos o el lado de la carcasa deben circular en un sistema cerrado. Normalmente, la solución de limpieza se recircula desde un sistema de camión cisterna y la solución contaminada en el sistema se drena a un camión para su eliminación.

Bomba

Una de las funciones de proceso más importantes es el movimiento de líquidos y en la industria química todo tipo de materiales líquidos se mueven con una amplia variedad de bombas. Las bombas enlatadas y magnéticas son bombas centrífugas sin sello. Los impulsores de bomba magnéticos están disponibles para su instalación en otros tipos de bomba para evitar fugas. Los tipos de bombas utilizadas en la industria de procesos químicos se enumeran en la tabla 7.


Tabla 7. Bombas en la industria de procesos químicos

  • Centrífugo
  • Alternativo (émbolo)
  • Enlatado
  • Magnético
  • Turbina
  • Equipo
  • Diafragma
  • Flujo axial
  • Tornillo
  • Cavidad móvil
  • lóbulo
  • Veleta

Sellado

Desde el punto de vista de la salud y la seguridad, el sellado y la reparación de bombas centrífugas son preocupaciones importantes. Los sellos mecánicos, que constituyen el sistema predominante de sellado del eje, pueden tener fugas y, en ocasiones, explotar. Sin embargo, ha habido importantes avances en la tecnología de sellos desde la década de 1970 que han dado como resultado reducciones significativas de fugas y una mayor vida útil de la bomba. Algunas de estas mejoras son sellos de fuelle, sellos de cartucho, diseños de cara mejorados, mejores materiales de cara y mejoras en el control variable de la bomba. Además, la investigación continua en tecnología de sellos debería resultar en mejoras tecnológicas adicionales.

Donde los fluidos de proceso son altamente tóxicos, con frecuencia se instalan bombas enlatadas o magnéticas sin fugas o sin sello. Los períodos de servicio operativo o el tiempo medio entre mantenimiento (MTBM) han mejorado notablemente y, en general, varían entre tres y cinco años. En estas bombas, el fluido de proceso es el fluido lubricante para los cojinetes del rotor. La vaporización del fluido interno afecta negativamente a los cojinetes y, a menudo, hace que sea necesario reemplazarlos. Las condiciones de líquido en las bombas se pueden mantener asegurándose de que la presión interna en el sistema de cojinetes sea siempre mayor que la presión de vapor líquido a la temperatura de funcionamiento. Al reparar una bomba sin sello, es importante drenar completamente un material de volatilidad relativamente baja y debe revisarse cuidadosamente con el proveedor.

En las bombas de proceso centrífugas típicas, el empaque se ha reemplazado esencialmente con sellos mecánicos. Estos sellos generalmente se clasifican como sellos mecánicos simples o dobles, y este último término cubre los sellos mecánicos en tándem o dobles. Hay otras combinaciones de sellos dobles, pero no se usan tanto. En general, se instalan sellos mecánicos en tándem o dobles con fluidos líquidos amortiguadores entre los sellos para reducir las fugas del sello. El American Petroleum Institute (API 1994) emitió estándares de sellos mecánicos para bombas centrífugas y rotativas que cubren la especificación e instalación de sellos mecánicos simples y dobles. Ahora se encuentra disponible una guía de aplicación de sellos mecánicos para ayudar en la evaluación de los tipos de sellos (STLE 1994).

Para evitar fugas excesivas o reventones debido a un sello defectuoso, se instala una placa prensaestopas después del sello. Puede tener un líquido de lavado de prensaestopas para mover la fuga a un sistema de drenaje cerrado (API 1994). Dado que el sistema de prensaestopas no es un sello completo, hay disponibles sistemas de sellos auxiliares, como los bujes del acelerador. Se instalan en el prensaestopas que controla las fugas excesivas a la atmósfera o el reventón del sello (Lipton y Lynch 1994). Estos sellos no están diseñados para un funcionamiento continuo; después de la activación, funcionarán hasta dos semanas antes de fallar, lo que brindará tiempo para que las operaciones cambien las bombas o realicen ajustes en el proceso.

Se encuentra disponible un sistema de sello mecánico más nuevo que esencialmente reduce las emisiones al nivel cero. Este es un sistema de sello mecánico doble con un sistema de amortiguación de gas que reemplaza la amortiguación líquida en el sistema de sello mecánico doble estándar (Fone 1995; Netzel 1996; Adams, Dingman y Parker 1995). En los sistemas de líquido amortiguador, las caras del sello están separadas por una película lubricante extremadamente delgada de líquido tampón que también enfría las caras del sello. Aunque ligeramente separados, existe una cierta cantidad de contacto de cara que da como resultado el desgaste del sello y el calentamiento de la cara del sello. Los sellos de gas se denominan sellos sin contacto, ya que una cara del sello con muescas curvas bombea gas a través de las caras del sello y construye una capa de gas o dique que separa completamente las caras del sello. Esta falta de contacto da como resultado una vida útil muy larga del sello y también reduce la pérdida por fricción del sello, lo que reduce notablemente el consumo de energía. Dado que el sello bombea gas, hay un flujo muy pequeño hacia el proceso y hacia la atmósfera.

Riesgos para la salud

Una de las principales preocupaciones con las bombas es el drenaje y el lavado para preparar la bomba para el mantenimiento o la reparación. El drenaje y la eliminación abarcan tanto los fluidos de proceso como los fluidos intermedios. Los procedimientos deben requerir la descarga de todos los fluidos en un sistema de drenaje de conexión cerrada. En el prensaestopas de la bomba, donde un casquillo de garganta separa el impulsor del prensaestopas, el casquillo actúa como un vertedero al retener algo de líquido en el prensaestopas. Los orificios de drenaje en el buje o un drenaje en la caja de empaquetadura permitirán la eliminación completa del líquido del proceso a través del drenaje y lavado. Para los fluidos amortiguadores, debe haber un método para drenar todo el fluido del área del sello doble. El mantenimiento requiere la extracción del sello y, si el volumen del sello no se drena y enjuaga por completo, los sellos son una fuente potencial de exposición durante la reparación.

Polvos y polvos

El manejo de polvos y polvos en equipos de procesamiento de sólidos es una preocupación debido al potencial de incendio o explosión. Una explosión dentro del equipo puede atravesar una pared o recinto como resultado de la presión generada por la explosión que envía una onda combinada de presión y fuego al área de trabajo. Los trabajadores pueden estar en riesgo y los equipos adyacentes pueden verse gravemente afectados con efectos drásticos. Los polvos o polvos suspendidos en el aire o en un gas con oxígeno presente y en un espacio confinado son susceptibles de explosión cuando está presente una fuente de ignición con suficiente energía. Algunos entornos típicos de equipos explosivos se muestran en la tabla 8.

Tabla 8. Fuentes potenciales de explosión en equipos

Equipo de transporte

Almacenamiento

Conductos neumáticos

bins

Transportadores mecánicos

Tolvas

 

Válvulas rotativas

Procesando equipamiento

Filtros colectores de polvo

Grinders

Secadores de lecho fluido

Molinos de bolas

Secadores de línea de transferencia

Mezcla de polvo

examen en línea.

Ciclones

 

Una explosión produce calor y una rápida expansión del gas (aumento de la presión) y, por lo general, provoca una deflagración, que es un frente de llama que se mueve rápidamente pero a una velocidad inferior a la del sonido para estas condiciones. Cuando la velocidad del frente de la llama es mayor que la velocidad del sonido o tiene una velocidad supersónica, la condición se denomina detonación, que es más destructiva que la deflagración. La explosión y la expansión del frente de llama ocurren en milisegundos y no brindan tiempo suficiente para las respuestas estándar del proceso. En consecuencia, se deben definir las características potenciales de incendio y explosión del polvo para determinar los peligros potenciales que pueden existir en los diversos pasos del procesamiento (CCPS 1993; Ebadat 1994; Bartknecht 1989; Cesana y Siwek 1995). Esta información puede luego proporcionar una base para la instalación de controles y la prevención de explosiones.

Cuantificación del peligro de explosión

Dado que las explosiones generalmente ocurren en equipos cerrados, se realizan varias pruebas en equipos de laboratorio especialmente diseñados. Si bien los polvos pueden parecer similares, no deben utilizarse los resultados publicados, ya que las pequeñas diferencias en los polvos pueden tener características de explosión muy diferentes.

Una variedad de pruebas realizadas en polvo pueden definir el riesgo de explosión y la serie de pruebas debe abarcar lo siguiente.

La prueba de clasificación determina si una nube de polvo puede iniciar y propagar llamas (Ebadat 1994). Los polvos que tienen estas características se consideran polvos de Clase A. Los polvos que no se encienden se denominan Clase B. Los polvos de Clase A requieren una serie adicional de pruebas para evaluar su potencial de explosión y peligro.

La prueba de energía mínima de ignición define la energía de chispa mínima necesaria para la ignición de una nube de polvo (Bartknecht 1989).

En el análisis y la gravedad de las explosiones, los polvos del Grupo A se prueban como una nube de polvo en una esfera donde se mide la presión durante una explosión de prueba basada en la energía mínima de ignición. La presión de explosión máxima se define junto con la tasa de cambio de presión por unidad de tiempo. A partir de esta información, se determina el valor característico específico de la explosión (Kst) en bar metros por segundo y se define la clase de explosión (Bartknecht 1989; Garzia y Senecal 1996):

Kst(bar·m/s) Clase de explosión del polvo Resistencia relativa

1-200 St 1 Algo más débil

201-300 St 2 Fuerte

300+ St 3 Muy fuerte

Se ha probado una gran cantidad de polvos y la mayoría estaban en la clase St 1 (Bartknecht 1989; Garzia y Senecal 1996).

En la evaluación de polvos que no son de nube, los polvos se prueban para determinar condiciones y procedimientos operativos seguros.

Ensayos de prevención de explosiones

Las pruebas de prevención de explosiones pueden ser útiles cuando no se pueden instalar sistemas de supresión de explosiones. Proporcionan alguna información sobre las condiciones de operación deseables (Ebadat 1994).

La prueba de oxígeno mínimo define el nivel de oxígeno por debajo del cual el polvo no se encenderá (Fone 1995). El gas inerte en el proceso evitará la ignición si el gas es aceptable.

La concentración mínima de polvo se determina para establecer el nivel operativo por debajo del cual no se producirá la ignición.

Pruebas de peligro electrostático

Muchas explosiones son el resultado de igniciones electrostáticas y varias pruebas indican los peligros potenciales. Algunas de las pruebas cubren la energía mínima de ignición, las características de carga eléctrica del polvo y la resistividad del volumen. A partir de los resultados de las pruebas, se pueden tomar ciertas medidas para evitar explosiones. Los pasos incluyen el aumento de la humedad, la modificación de los materiales de construcción, la conexión a tierra adecuada, el control de ciertos aspectos del diseño del equipo y la prevención de chispas (Bartknecht 1989; Cesana y Siwek 1995).

control de explosiones

Básicamente, existen dos métodos para controlar las explosiones o los frentes para que no se propaguen de un lugar a otro o para contener una explosión dentro de un equipo. Estos dos métodos son supresores químicos y válvulas de aislamiento (Bartknecht 1989; Cesana y Siwek 1995; Garzia y Senecal 1996). Según los datos de presión de explosión de las pruebas de gravedad de explosión, hay disponibles sensores de respuesta rápida que activarán un supresor químico y/o cerrarán rápidamente las válvulas de barrera de aislamiento. Los supresores están disponibles comercialmente, pero el diseño del inyector supresor es muy importante.

Respiraderos de explosión

En los equipos en los que puede ocurrir una explosión potencial, con frecuencia se instalan venteos de explosión que se rompen a presiones específicas. Estos deben diseñarse cuidadosamente y la ruta de escape del equipo debe definirse para evitar la presencia de trabajadores en esta área de ruta. Además, se debe analizar la incidencia en el equipo en la trayectoria de la explosión para garantizar la seguridad del equipo. Puede ser necesaria una barrera.

Carga y descarga

Los productos, productos intermedios y subproductos se cargan en camiones cisterna y vagones de ferrocarril. (En algunos casos, según la ubicación de las instalaciones y los requisitos de atraque, se utilizan buques cisterna y barcazas). La ubicación de las instalaciones de carga y descarga es importante. Si bien los materiales que se cargan y descargan generalmente son líquidos y gases, los sólidos también se cargan y descargan en ubicaciones preferidas según el tipo de sólidos que se mueven, el riesgo potencial de explosión y el grado de dificultad de transferencia.

escotillas abiertas

Al cargar camiones cisterna o vagones de ferrocarril a través de escotillas que se abren en la parte superior, una consideración muy importante es minimizar las salpicaduras a medida que se llena el contenedor. Si la tubería de llenado está ubicada muy por encima del fondo del contenedor, el llenado produce salpicaduras y la generación de vapor o el desprendimiento de una mezcla de líquido y vapor. Las salpicaduras y la generación de vapor se pueden minimizar ubicando la salida del tubo de llenado muy por debajo del nivel del líquido. El tubo de llenado normalmente se extiende a través del contenedor a una distancia mínima por encima del fondo del contenedor. Dado que el llenado de líquido también desplaza el vapor, los vapores tóxicos pueden ser un peligro potencial para la salud y también presentar problemas de seguridad. En consecuencia, los vapores deben ser recogidos. Los brazos de llenado están disponibles comercialmente con tubos de llenado profundos y se extienden a través de una cubierta especial que cierra la abertura de la escotilla (Lipton y Lynch 1994). Además, una tubería de recolección de vapor se extiende una corta distancia por debajo de la tapa de escotilla especial. En el extremo aguas arriba del brazo, la salida de vapor está conectada a un dispositivo de recuperación (p. ej., un absorbedor o un condensador), o el vapor puede devolverse al tanque de almacenamiento como una transferencia de balance de vapor (Lipton y Lynch 1994).

En el sistema de escotilla abierta del camión cisterna, el brazo se eleva para permitir el drenaje en el camión cisterna y parte del líquido del brazo se puede presurizar con nitrógeno a medida que se retira el brazo, pero las tuberías de llenado durante esta operación deben permanecer dentro de la escotilla. apertura. A medida que el brazo de llenado sale por la escotilla, se debe colocar un balde sobre la salida para recoger los goteos del brazo.

Vagones

Muchos vagones tienen escotillas cerradas con patas de llenado profundas muy cerca del fondo del contenedor y una salida de recolección de vapor separada. A través de un brazo que se extiende hasta la escotilla cerrada, se carga el líquido y se recolecta el vapor de manera similar al método del brazo de la escotilla abierta. En los sistemas de carga de vagones, después de cerrar la válvula en la entrada del brazo, se inyecta nitrógeno en el lado del contenedor de los brazos para soplar el líquido restante en el brazo hacia el vagón antes de que se cierre la válvula de llenado del vagón (Lipton y Lynch 1994) .

camiones cisterna

Muchos camiones cisterna se llenan por el fondo para minimizar la generación de vapor (Lipton y Lynch 1994). Las líneas de llenado pueden ser mangueras especiales o brazos maniobrables. Los acopladores de ruptura en seco se colocan en los extremos de la manguera o del brazo y en las conexiones inferiores del camión cisterna. Cuando el camión cisterna está lleno y la línea se bloquea automáticamente, el brazo o la manguera se desconecta en el acoplamiento drybreak, que se cierra automáticamente cuando se separan los acoplamientos. Los acoplamientos más nuevos han sido diseñados para desconectarse con casi cero fugas.

En la carga inferior, el vapor se recolecta a través de un respiradero de vapor superior y el vapor se conduce a través de una línea externa que termina cerca del fondo del contenedor (Lipton y Lynch 1994). Esto permite el acceso de los trabajadores a las conexiones del acoplamiento de vapor. El vapor recogido, que se encuentra a una presión ligeramente superior a la atmosférica, debe recogerse y enviarse a un dispositivo de recuperación (Lipton y Lynch 1994). Estos dispositivos se seleccionan en función del costo inicial, la eficacia, el mantenimiento y la operabilidad. Generalmente, el sistema de recuperación es preferible a una antorcha, que destruye los vapores recuperados.

control de cargal

En los camiones cisterna, los sensores de nivel se instalan de forma permanente dentro de la carrocería del camión para indicar cuándo se ha alcanzado el nivel de llenado y enviar una señal a una válvula de bloqueo de control remoto que detiene el flujo hacia el camión. (Lipton y Lynch 1994). Puede haber más de un sensor en el camión cisterna como respaldo para garantizar que el camión no se sobrellene. El sobrellenado puede resultar en serios problemas de exposición para la seguridad y la salud.

Los vagones de servicio químico dedicado pueden tener sensores de nivel montados internamente en el vagón. Para vagones no dedicados, un totalizador de flujo controla la cantidad de líquido enviado al vagón y cierra automáticamente la válvula de bloqueo del control remoto en un ajuste predeterminado (Lipton y Lynch 1994). Se deben investigar ambos tipos de contenedores para determinar si queda líquido en el contenedor antes de llenarlo. Muchos vagones tienen indicadores de nivel manuales que se pueden usar para este servicio. Sin embargo, cuando el nivel se muestre abriendo un pequeño conducto de ventilación a la atmósfera, este procedimiento solo debe realizarse en condiciones aprobadas y controladas adecuadamente debido a la toxicidad de algunos de los productos químicos cargados.

Descarga

Cuando los productos químicos tienen una presión de vapor muy alta y el vagón o camión cisterna tiene una presión relativamente alta, el producto químico se descarga bajo su propia presión de vapor. Si la presión de vapor cae a un nivel que interferirá con el procedimiento de descarga, se puede inyectar gas nitrógeno para mantener una presión satisfactoria. El vapor de un tanque del mismo producto químico también se puede comprimir e inyectar para aumentar la presión.

Para los productos químicos tóxicos que tienen una presión de vapor relativamente baja, como el benceno, el líquido se descarga bajo presión de nitrógeno, lo que elimina el bombeo y simplifica el sistema (Lipton y Lynch 1994). Los camiones cisterna y vagones para este servicio tienen presiones de diseño capaces de manejar las presiones y variaciones encontradas. Sin embargo, se mantienen presiones más bajas después de descargar un contenedor hasta que se vuelve a llenar el camión cisterna o el vagón de ferrocarril; la presión se reconstruye durante la carga. Se puede agregar nitrógeno si no se ha alcanzado suficiente presión durante la carga.

Uno de los problemas en las operaciones de carga y descarga es el drenaje y purga de líneas y equipos en las instalaciones de carga/descarga. Los drenajes cerrados y particularmente los drenajes de punto bajo son necesarios con purgas de nitrógeno para eliminar todos los rastros de los químicos tóxicos. Estos materiales pueden recolectarse en un tambor y devolverse a una instalación de recepción o recuperación (Lipton y Lynch 1994).

 

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Sábado, febrero 26 2011 17: 53

Industria del plástico

Adaptado de la 3.ª edición, Encyclopaedia of Occupational Health and Safety

La industria del plástico se divide en dos sectores principales, cuya interrelación se puede ver en la figura 1. El primer sector comprende los proveedores de materias primas que fabrican polímeros y compuestos de moldeo a partir de productos intermedios que también pueden haber producido ellos mismos. En términos de capital invertido, este suele ser el mayor de los dos sectores. El segundo sector está compuesto por procesadores que convierten las materias primas en artículos comercializables mediante diversos procesos, como la extrusión y el moldeo por inyección. Otros sectores incluyen fabricantes de maquinaria que suministran equipos a los procesadores y proveedores de aditivos especiales para uso dentro de la industria.

Figura 1. Secuencia de producción en el procesamiento de plásticos

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Fabricación de polímeros

Los materiales plásticos se dividen en general en dos categorías distintas: materiales termoplásticos, que pueden ablandarse repetidamente mediante la aplicación de calor y materiales termoendurecibles, que experimentan un cambio químico cuando se calientan y se les da forma, y ​​luego no se les puede volver a dar forma mediante la aplicación de calor. Se pueden fabricar varios cientos de polímeros individuales con propiedades muy diferentes, pero tan solo 20 tipos constituyen alrededor del 90% de la producción mundial total. Los termoplásticos son el grupo más numeroso y su producción está aumentando a un ritmo superior al de los termoendurecibles. En términos de cantidad de producción, los termoplásticos más importantes son el polietileno de alta y baja densidad y el polipropileno (las poliolefinas), el policloruro de vinilo (PVC) y el poliestireno.

Las resinas termoendurecibles importantes son el fenol-formaldehído y la urea-formaldehído, tanto en forma de resinas como de polvos de moldeo. También son importantes las resinas epoxi, los poliésteres insaturados y los poliuretanos. Un volumen más pequeño de "plásticos de ingeniería", por ejemplo, poliacetales, poliamidas y policarbonatos, tienen un alto valor de uso en aplicaciones críticas.

La considerable expansión de la industria del plástico en el mundo posterior a la Segunda Guerra Mundial se vio facilitada en gran medida por la ampliación de la gama de materias primas básicas que la alimentan; la disponibilidad y el precio de las materias primas son cruciales para cualquier industria en rápido desarrollo. Las materias primas tradicionales no podrían haber proporcionado intermediarios químicos en cantidades suficientes a un costo aceptable para facilitar la producción comercial económica de materiales plásticos de gran tonelaje y fue el desarrollo de la industria petroquímica lo que hizo posible el crecimiento. El petróleo como materia prima está disponible en abundancia, se transporta y manipula con facilidad y, hasta la crisis del petróleo de la década de 1970, era relativamente barato. Por lo tanto, en todo el mundo, la industria del plástico está ligada principalmente al uso de productos intermedios obtenidos del craqueo del petróleo y del gas natural. Las materias primas no convencionales como la biomasa y el carbón aún no han tenido un impacto importante en el suministro a la industria del plástico.

El diagrama de flujo de la figura 2 ilustra la versatilidad de las materias primas de petróleo crudo y gas natural como puntos de partida para los importantes materiales termoestables y termoplásticos. Después de los primeros procesos de destilación de petróleo crudo, la materia prima de nafta se craquea o reforma para proporcionar intermediarios útiles. Así, el etileno producido por el proceso de craqueo es de uso inmediato para la fabricación de polietileno o para su utilización en otro proceso que proporciona un monómero, cloruro de vinilo, la base del PVC. El propileno, que también surge durante el proceso de craqueo, se usa a través de la ruta del cumeno o la ruta del alcohol isopropílico para la fabricación de la acetona necesaria para el polimetilmetacrilato; también se utiliza en la fabricación de óxido de propileno para resinas de poliéster y poliéter y, de nuevo, puede polimerizarse directamente en polipropileno. Los butenos encuentran uso en la fabricación de plastificantes y el 1,3-butadieno se utiliza directamente para la fabricación de caucho sintético. Los hidrocarburos aromáticos como el benceno, el tolueno y el xileno ahora se producen ampliamente a partir de los derivados de las operaciones de destilación del petróleo, en lugar de obtenerse de los procesos de coquización del carbón; como muestra el diagrama de flujo, estos son productos intermedios en la fabricación de importantes materiales plásticos y productos auxiliares como los plastificantes. Los hidrocarburos aromáticos también son un punto de partida para muchos polímeros requeridos en la industria de fibras sintéticas, algunos de los cuales se analizan en otra parte de este Enciclopedia.

Figura 2. Producción de materias primas en plásticos

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Muchos procesos muy diferentes contribuyen a la producción final de un artículo acabado hecho total o parcialmente de plástico. Algunos procesos son puramente químicos, algunos implican procedimientos de mezcla puramente mecánicos, mientras que otros, en particular los que se encuentran en el extremo inferior del diagrama, implican un uso extensivo de maquinaria especializada. Parte de esta maquinaria se asemeja a la utilizada en las industrias del caucho, vidrio, papel y textil; el resto es específico de la industria del plástico.

Procesamiento de plásticos

La industria de procesamiento de plásticos convierte el material polimérico a granel en artículos terminados.

Materias primas

La sección de procesamiento de la industria del plástico recibe sus materias primas para la producción en las siguientes formas:

  • material polimérico completamente compuesto, en forma de gránulos, gránulos o polvo, que se alimenta directamente a la maquinaria para su procesamiento
  • Polímero no compuesto, en forma de gránulos o polvo, que debe combinarse con aditivos antes de que sea adecuado para alimentar a la maquinaria.
  • materiales poliméricos en láminas, varillas, tubos y láminas que son procesados ​​posteriormente por la industria
  • materiales misceláneos que pueden ser materia totalmente polimerizada en forma de suspensiones o emulsiones (generalmente conocidas como látex) o líquidos o sólidos que pueden polimerizar, o sustancias en un estado intermedio entre las materias primas reactivas y el polímero final. Algunos de estos son líquidos y algunas soluciones verdaderas de materia parcialmente polimerizada en agua de acidez (pH) controlada o en solventes orgánicos.

 

Para agravar

La fabricación de compuestos a partir de polímeros implica la mezcla del polímero con aditivos. Aunque para este fin se emplea una gran variedad de maquinaria, donde se tratan polvos, los más comunes son los molinos de bolas o las mezcladoras de hélice de alta velocidad, y cuando se mezclan masas plásticas, las máquinas amasadoras como las de rodillos abiertos o las mezcladoras tipo Banbury. , o normalmente se emplean las propias extrusoras.

Los aditivos requeridos por la industria son muchos en número y varían ampliamente en el tipo químico. De unas 20 clases, las más importantes son:

  • plastificantes—generalmente ésteres de baja volatilidad
  • antioxidantes—sustancias químicas orgánicas para proteger contra la descomposición térmica durante el procesamiento
  • estabilizadores: productos químicos inorgánicos y orgánicos para proteger contra la descomposición térmica y contra la degradación de la energía radiante
  • lubricantes
  • rellenos—materia barata para conferir propiedades especiales o para abaratar composiciones
  • colorantes: materia inorgánica u orgánica para colorear compuestos
  • agentes de expansión: gases o productos químicos que emiten gases para producir espumas plásticas.

 

Procesos de conversión

Todos los procesos de conversión apelan al fenómeno “plástico” de los materiales poliméricos y se dividen en dos tipos. En primer lugar, aquellos en los que el polímero se lleva por calor a un estado plástico en el que se le da una constricción mecánica que conduce a una forma que conserva al consolidarse y enfriarse. En segundo lugar, aquellos en los que un material polimerizable, que puede ser parcialmente polimerizado, se polimeriza completamente por la acción del calor, o de un catalizador, o por la acción conjunta de ambos bajo una presión mecánica que conduce a una forma que conserva cuando está completamente polimerizado y en frío. . La tecnología de los plásticos se ha desarrollado para explotar estas propiedades para producir bienes con el mínimo esfuerzo humano y la mayor consistencia en las propiedades físicas. Los siguientes procesos son comúnmente utilizados.

Moldeo por compresión

Consiste en calentar un material plástico, que puede estar en forma de gránulos o de polvo, en un molde que se mantiene en una prensa. Cuando el material se vuelve “plástico”, la presión lo obliga a adaptarse a la forma del molde. Si el plástico es del tipo que se endurece al calentarse, el artículo formado se retira después de un breve período de calentamiento abriendo la prensa. Si el plástico no se endurece al calentarlo, se debe enfriar antes de poder abrir la prensa. Los artículos fabricados mediante moldeo por compresión incluyen tapas de botellas, tapas de tarros, enchufes y enchufes eléctricos, asientos de inodoro, bandejas y artículos de lujo. El moldeo por compresión también se emplea para fabricar láminas para la formación posterior en el proceso de formación al vacío o para construir tanques y contenedores grandes mediante soldadura o revestimiento de tanques metálicos existentes.

Moldeo por transferencia

Esta es una modificación del moldeo por compresión. El material termoendurecible se calienta en una cavidad y luego se fuerza con un émbolo dentro del molde, que está físicamente separado y se calienta de forma independiente desde la cavidad de calentamiento. Se prefiere al moldeo por compresión normal cuando el artículo final tiene que llevar inserciones metálicas delicadas, como en pequeños interruptores eléctricos, o cuando, como en objetos muy gruesos, la reacción química no puede completarse mediante el moldeo por compresión normal.

Moldeo por inyección

En este proceso, los gránulos o polvos de plástico se calientan en un cilindro (conocido como barril), que está separado del molde. El material se calienta hasta que se vuelve fluido, mientras que un tornillo helicoidal lo transporta a través del barril y luego lo introduce en el molde donde se enfría y endurece. Luego se abre el molde mecánicamente y se retiran los artículos formados (ver figura 3). Este proceso es uno de los más importantes en la industria del plástico. Se ha desarrollado extensamente y se ha hecho capaz de fabricar artículos de considerable complejidad a muy bajo coste.

Figura 3. Operario retirando un recipiente de polipropileno de una máquina de moldeo por inyección.

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Aunque el moldeo por transferencia y por inyección son idénticos en principio, la maquinaria empleada es muy diferente. El moldeo por transferencia normalmente se restringe a materiales termoendurecibles y el moldeo por inyección a termoplásticos.

Extrusión

Este es el proceso en el que una máquina ablanda un plástico y lo fuerza a través de un troquel que le da la forma que conserva al enfriarse. Los productos de extrusión son tubos o varillas que pueden tener secciones transversales de casi cualquier configuración (ver figura 4). Los tubos para fines industriales o domésticos se producen de esta manera, pero otros artículos pueden fabricarse mediante procesos subsidiarios. Por ejemplo, las bolsitas se pueden hacer cortando tubos y sellando ambos extremos, y las bolsas de tubos flexibles de paredes delgadas cortando y sellando un extremo.

El proceso de extrusión tiene dos tipos principales. En uno, se produce una hoja plana. Esta hoja se puede convertir en bienes útiles mediante otros procesos, como la formación al vacío.

Figura 4. Extrusión de plástico: la cinta se corta para hacer gránulos para máquinas de moldeo por inyección.

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El segundo es un proceso en el que se forma el tubo extruido y, cuando aún está caliente, se expande en gran medida por la presión del aire que se mantiene dentro del tubo. Esto da como resultado un tubo que puede tener varios pies de diámetro con una pared muy delgada. Al cortarlo, este tubo produce una película que se usa ampliamente en la industria del embalaje para envolver. Alternativamente, el tubo se puede doblar plano para dar una hoja de dos capas que se puede usar para hacer bolsas simples cortando y sellando. La figura 5 proporciona un ejemplo de ventilación local adecuada en un proceso de extrusión.

Figura 5. Extrusión de plástico con campana extractora local y baño de agua en el cabezal del extrusor

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Calandrado

En este proceso, se alimenta un plástico a dos o más rodillos calentados y se fuerza en una lámina al pasar a través de un punto de contacto entre dos de dichos rodillos y luego enfriarse. La hoja más gruesa que la película se hace de esta manera. La lámina así fabricada se emplea en aplicaciones industriales y domésticas y como materia prima en la fabricación de prendas de vestir y artículos inflados como juguetes (ver figura 6).

Figura 6. Campanas de dosel para capturar las emisiones calientes de los molinos de calentamiento en un proceso de calandrado

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Molduras de soplado

Este proceso puede considerarse como una combinación del proceso de extrusión y termoformado. Se extruye un tubo hacia abajo en un molde abierto; cuando llega al fondo, el molde se cierra a su alrededor y el tubo se expande por presión de aire. Así, el plástico es forzado a los lados del molde y la parte superior e inferior selladas. Al enfriarse, el artículo se saca del molde. Este proceso produce artículos huecos de los cuales las botellas son las más importantes.

La resistencia a la compresión y al impacto de ciertos productos plásticos fabricados mediante moldeo por soplado se puede mejorar considerablemente mediante el uso de técnicas de moldeo por estirado-soplado. Esto se logra produciendo una preforma que posteriormente se expande por presión de aire y se estira biaxialmente. Esto ha llevado a una mejora tal en la resistencia a la presión de rotura de las botellas de PVC que se utilizan para bebidas carbonatadas.

Moldeo rotacional

Este proceso se utiliza para la producción de artículos moldeados calentando y enfriando una forma hueca que gira para permitir que la gravedad distribuya polvo o líquido finamente dividido sobre la superficie interna de esa forma. Los artículos producidos por este método incluyen balones de fútbol, ​​muñecas y otros artículos similares.

casting de cine

Aparte del proceso de extrusión, las películas se pueden formar mediante la extrusión de un polímero caliente sobre un tambor de metal muy pulido, o se puede rociar una solución de polímero sobre una cinta en movimiento.

Una aplicación importante de ciertos plásticos es el recubrimiento de papel. En este, una película de plástico fundido se extruye sobre papel en condiciones en las que el plástico se adhiere al papel. El tablero se puede recubrir de la misma manera. El papel y el cartón así revestidos se utilizan mucho en el embalaje, y el cartón de este tipo se utiliza en la fabricación de cajas.

Termoformado

Bajo este epígrafe se agrupan una serie de procesos en los que una lámina de un material plástico, la mayoría de las veces termoplástico, se calienta, generalmente en un horno, y después de sujetarla en el perímetro se fuerza a una forma prediseñada mediante una presión que puede ser de arietes operados mecánicamente o por aire comprimido o vapor. Para artículos muy grandes, la lámina caliente “gomosa” se manipula con pinzas sobre formadores. Los productos así fabricados incluyen accesorios de iluminación exterior, publicidad y señales de tráfico direccionales, bañeras y otros artículos de tocador y lentes de contacto.

Formación de vacío

Hay muchos procesos que se encuentran bajo este encabezado general, todos los cuales son aspectos de la formación térmica, pero todos tienen en común que una lámina de plástico se calienta en una máquina sobre una cavidad, alrededor del borde de la cual se sujeta, y cuando es flexible, es forzado por succión dentro de la cavidad, donde toma una forma específica y se enfría. En una operación posterior, el artículo se separa de la hoja. Estos procesos producen recipientes de paredes delgadas de todo tipo a muy bajo costo, así como artículos de exhibición y publicidad, bandejas y artículos similares, y materiales amortiguadores para empacar productos tales como pasteles de lujo, frutos rojos y carne cortada.

laminación

En todos los diversos procesos de laminación, se comprimen dos o más materiales en forma de láminas para dar una lámina o panel consolidado de propiedades especiales. En un extremo se encuentran laminados decorativos hechos de resinas fenólicas y amínicas, en el otro las películas complejas utilizadas en envases que tienen, por ejemplo, celulosa, polietileno y láminas metálicas en su constitución.

Procesos de tecnología de resinas

Estos incluyen la fabricación de madera contrachapada, la fabricación de muebles y la construcción de artículos grandes y elaborados, como carrocerías de automóviles y cascos de embarcaciones, a partir de fibra de vidrio impregnada con poliéster o resinas epoxi. En todos estos procesos, se hace que una resina líquida se consolide bajo la acción del calor o de un catalizador y así unir partículas o fibras discretas o películas o láminas mecánicamente débiles, dando como resultado un panel robusto de construcción rígida. Estas resinas se pueden aplicar mediante técnicas de colocación manual, como cepillado y inmersión, o mediante pulverización.

Los objetos pequeños, como souvenirs y joyas de plástico, también se pueden fabricar por fundición, donde la resina líquida y el catalizador se mezclan y se vierten en un molde.

Procesos de acabado

Bajo este título se incluyen una serie de procesos comunes a muchas industrias, por ejemplo, el uso de pinturas y adhesivos. Hay, sin embargo, una serie de técnicas específicas que se utilizan para la soldadura de plásticos. Estos incluyen el uso de solventes como hidrocarburos clorados, metiletilcetona (MEK) y tolueno, que se utilizan para unir láminas de plástico rígido para fabricación general, expositores publicitarios y trabajos similares. La radiación de radiofrecuencia (RF) utiliza una combinación de presión mecánica y radiación electromagnética con frecuencias generalmente en el rango de 10 a 100 mHz. Este método se usa comúnmente para soldar material plástico flexible en la fabricación de carteras, maletines y sillas de paseo para niños (consulte el cuadro adjunto). Las energías ultrasónicas también se utilizan en combinación con la presión mecánica para un rango de trabajo similar.

 


Calentadores y selladores dieléctricos RF

Los calentadores y selladores de radiofrecuencia (RF) se utilizan en muchas industrias para calentar, fundir o curar materiales dieléctricos, como plásticos, caucho y pegamento, que son aislantes eléctricos y térmicos y son difíciles de calentar con métodos normales. Los calentadores de RF se usan comúnmente para sellar cloruro de polivinilo (p. ej., fabricación de productos plásticos como impermeables, cubiertas de asientos y materiales de embalaje); curado de colas utilizadas en carpintería; estampado y secado de textiles, papel, cuero y plásticos; y curado de muchos materiales que contienen resinas plásticas.

Los calentadores de RF usan radiación de RF en el rango de frecuencia de 10 a 100MHz con una potencia de salida de menos de 1kW a aproximadamente 100kW para producir calor. El material a calentar se coloca entre dos electrodos bajo presión y la potencia de RF se aplica durante períodos que van desde unos pocos segundos hasta aproximadamente un minuto, según el uso. Los calentadores de RF pueden producir campos eléctricos y magnéticos de RF de gran dispersión en el entorno circundante, especialmente si los electrodos no están protegidos.

La absorción de energía de radiofrecuencia por parte del cuerpo humano puede provocar un calentamiento localizado y de todo el cuerpo, lo que puede tener efectos adversos para la salud. La temperatura corporal puede aumentar 1 °C o más, lo que puede causar efectos cardiovasculares, como aumento de la frecuencia cardíaca y del gasto cardíaco. Los efectos localizados incluyen cataratas en los ojos, recuentos bajos de espermatozoides en el sistema reproductivo masculino y efectos teratogénicos en el feto en desarrollo.

Los peligros indirectos incluyen quemaduras por radiofrecuencia por contacto directo con partes metálicas del calentador que son dolorosas, profundas y de curación lenta; entumecimiento de la mano; y efectos neurológicos, incluyendo el síndrome del túnel carpiano y efectos en el sistema nervioso periférico.

Controles

Los dos tipos básicos de controles que se pueden usar para reducir los peligros de los calentadores de RF son las prácticas laborales y el blindaje. Por supuesto, se prefiere el blindaje, pero los procedimientos de mantenimiento adecuados y otras prácticas de trabajo también pueden reducir la exposición. También se ha utilizado la limitación del tiempo de exposición del operador, un control administrativo.

Los procedimientos adecuados de mantenimiento o reparación son importantes porque si no se reinstalan correctamente el blindaje, los enclavamientos, los paneles del gabinete y los sujetadores, se pueden producir fugas de RF excesivas. Además, la energía eléctrica al calentador debe desconectarse y bloquearse o etiquetarse para proteger al personal de mantenimiento.

Los niveles de exposición del operador se pueden reducir manteniendo las manos y la parte superior del cuerpo del operador lo más lejos posible del calentador de RF. Los paneles de control del operador para algunos calentadores automáticos se colocan a cierta distancia de los electrodos del calentador mediante el uso de bandejas de transporte, mesas giratorias o cintas transportadoras para alimentar el calentador.

La exposición del personal operativo y no operativo puede reducirse midiendo los niveles de RF. Dado que los niveles de RF disminuyen a medida que aumenta la distancia desde el calentador, se puede identificar un "área de peligro de RF" alrededor de cada calentador. Se puede alertar a los trabajadores para que no ocupen estas áreas de peligro cuando el calentador de RF está en funcionamiento. Cuando sea posible, se deben usar barreras físicas no conductoras para mantener a las personas a una distancia segura.

Idealmente, los calentadores de RF deberían tener un protector de caja alrededor del aplicador de RF para contener la radiación de RF. El escudo y todas las juntas deben tener una alta conductividad para las corrientes eléctricas interiores que fluirán en las paredes. Debe haber la menor cantidad posible de aberturas en el escudo, y deben ser tan pequeñas como sea práctico para la operación. Las aberturas deben estar dirigidas lejos del operador. Las corrientes en el blindaje se pueden minimizar al tener conductores separados dentro del gabinete para conducir corrientes altas. El calentador debe estar correctamente conectado a tierra, con el cable de tierra en el mismo tubo que la línea eléctrica. El calentador debe tener enclavamientos adecuados para evitar la exposición a altos voltajes y altas emisiones de radiofrecuencia.

Es mucho más fácil incorporar este blindaje en los nuevos diseños de calentadores de RF del fabricante. El reacondicionamiento es más difícil. Los recintos de cajas pueden ser efectivos. Una conexión a tierra adecuada a menudo también puede ser eficaz para reducir las emisiones de radiofrecuencia. Las mediciones de RF deben tomarse cuidadosamente después para garantizar que las emisiones de RF realmente se hayan reducido. La práctica de encerrar el calefactor en una habitación revestida con una pantalla de metal en realidad puede aumentar la exposición si el operador también está en esa habitación, aunque reduce las exposiciones fuera de la habitación.

Fuente: ICNIRP en prensa.


 

Riesgos y su prevención

Fabricación de polímeros

Los peligros especiales de la industria de los polímeros se relacionan estrechamente con los de la industria petroquímica y dependen en gran medida de las sustancias utilizadas. Los peligros para la salud de las materias primas individuales se encuentran en otra parte de este Enciclopedia. El peligro de incendio y explosión es un peligro general importante. Muchos procesos de polímeros/resinas tienen un riesgo de incendio y explosión debido a la naturaleza de las materias primas primarias utilizadas. Si no se toman las medidas de seguridad adecuadas, a veces existe el riesgo durante la reacción, generalmente dentro de edificios parcialmente cerrados, de gases o líquidos inflamables que se escapan a temperaturas superiores a sus puntos de inflamación. Si las presiones involucradas son muy altas, debe preverse una ventilación adecuada a la atmósfera. Puede producirse una acumulación excesiva de presión debido a reacciones exotérmicas inesperadamente rápidas y la manipulación de algunos aditivos y la preparación de algunos catalizadores pueden aumentar el riesgo de explosión o incendio. La industria ha abordado estos problemas y, particularmente en la fabricación de resinas fenólicas, ha producido notas de orientación detalladas sobre ingeniería de diseño de plantas y procedimientos operativos seguros.

Procesamiento de plásticos

La industria de procesamiento de plásticos presenta peligros de lesiones debido a la maquinaria utilizada, peligros de incendio debido a la combustibilidad de los plásticos y sus polvos y peligros para la salud debido a la gran cantidad de productos químicos utilizados en la industria.

lesiones

El área principal de lesiones se encuentra en el sector de procesamiento de plásticos de la industria del plástico. La mayoría de los procesos de conversión de plásticos dependen casi por completo del uso de maquinaria. Como resultado, los principales peligros son los asociados con el uso de dicha maquinaria, no solo durante el funcionamiento normal sino también durante la limpieza, ajuste y mantenimiento de las máquinas.

Las máquinas de moldeo por compresión, transferencia, inyección y soplado tienen platos de prensa con una fuerza de bloqueo de muchas toneladas por centímetro cuadrado. Deben instalarse protecciones adecuadas para evitar amputaciones o lesiones por aplastamiento. Por lo general, esto se logra encerrando las partes peligrosas y entrelazando las protecciones móviles con los controles de la máquina. Un resguardo de enclavamiento no debe permitir movimientos peligrosos dentro del área protegida con el resguardo abierto y debe detener las partes peligrosas o revertir el movimiento peligroso si se abre el resguardo durante la operación de la máquina.

Cuando exista un riesgo grave de lesiones en la maquinaria, como los platos de las máquinas de moldeo, y el acceso regular a la zona de peligro, se requiere un nivel más alto de enclavamiento. Esto se puede lograr mediante una segunda disposición de enclavamiento independiente en la protección para interrumpir el suministro de energía y evitar un movimiento peligroso cuando está abierta.

Para los procesos que involucran láminas de plástico, un peligro común en la maquinaria son las trampas en funcionamiento entre los rodillos o entre los rodillos y la lámina que se está procesando. Estos ocurren en los rodillos de tensión y los dispositivos de arrastre en la planta de extrusión y las calandrias. La protección se puede lograr mediante el uso de un dispositivo de disparo convenientemente ubicado, que inmediatamente detiene los rodillos o invierte el movimiento peligroso.

Muchas de las máquinas de procesamiento de plásticos funcionan a altas temperaturas y se pueden sufrir quemaduras graves si partes del cuerpo entran en contacto con metales o plásticos calientes. Cuando sea práctico, tales partes deben protegerse cuando la temperatura supere los 50 ºC. Además, los bloqueos que se producen en las máquinas de moldeo por inyección y extrusoras pueden liberarse violentamente. Se debe seguir un sistema de trabajo seguro cuando se intenta liberar tapones de plástico congelados, que debe incluir el uso de guantes adecuados y protección facial.

La mayoría de las funciones de las máquinas modernas ahora están controladas por sistemas informáticos o de control electrónico programado que también pueden controlar dispositivos mecánicos de despegue o están vinculados con robots. En la maquinaria nueva hay menos necesidad de que un operador se acerque a las áreas de peligro y se deduce que la seguridad en la maquinaria debería mejorar en consecuencia. Sin embargo, existe una mayor necesidad de que los instaladores y los ingenieros se acerquen a estas piezas. Por lo tanto, es esencial que se instituya un programa adecuado de bloqueo/etiquetado antes de realizar este tipo de trabajo, particularmente cuando no se puede lograr una protección completa por parte de los dispositivos de seguridad de la máquina. Además, deberían diseñarse e idearse sistemas de respaldo o de emergencia adecuados para hacer frente a situaciones en las que el control programado falla por cualquier motivo, por ejemplo, durante la pérdida del suministro eléctrico.

Es importante que las máquinas estén dispuestas correctamente en el taller con buenos espacios de trabajo despejados para cada una. Esto ayuda a mantener altos estándares de limpieza y orden. Las propias máquinas también deberían recibir un mantenimiento adecuado y los dispositivos de seguridad deberían comprobarse periódicamente.

Una buena limpieza es esencial y se debe prestar especial atención a mantener los pisos limpios. Sin una limpieza de rutina, los pisos se contaminarán gravemente con el aceite de las máquinas o los gránulos de plástico derramados. También se deberían considerar y proporcionar métodos de trabajo que incluyan medios seguros de acceso a áreas por encima del nivel del suelo.

También se debe permitir un espacio adecuado para el almacenamiento de materias primas y productos terminados; estas áreas deben estar claramente designadas.

Los plásticos son buenos aislantes eléctricos y, debido a esto, las cargas estáticas pueden acumularse en la maquinaria sobre la que se desplaza la lámina o la película. Estas cargas pueden tener un potencial lo suficientemente alto como para provocar un accidente grave o actuar como fuentes de ignición. Se deben usar eliminadores de estática para reducir estas cargas y las partes metálicas debidamente puestas a tierra o conectadas a tierra.

Cada vez más, el material plástico de desecho se reprocesa mediante granuladores y se mezcla con material nuevo. Los granuladores deben estar totalmente cerrados para evitar cualquier posibilidad de llegar a los rotores a través de las aberturas de descarga y alimentación. El diseño de las aberturas de alimentación en máquinas grandes debe ser tal que impida la entrada de todo el cuerpo. Los rotores funcionan a alta velocidad y las cubiertas no deben retirarse hasta que se hayan detenido. Cuando se instalen protecciones de enclavamiento, deben evitar el contacto con las cuchillas hasta que se hayan detenido por completo.

Riesgos de incendio y explosión.

Los plásticos son materiales combustibles, aunque no todos los polímeros soportan la combustión. En forma de polvo finamente dividido, muchos pueden formar concentraciones explosivas en el aire. Cuando esto sea un riesgo, los polvos deben controlarse, preferiblemente en un sistema cerrado, con suficientes paneles de alivio que ventilen a baja presión (alrededor de 0.05 bar) a un lugar seguro. La limpieza escrupulosa es esencial para evitar acumulaciones en los cuartos de trabajo que puedan ser transportadas por el aire y causar una explosión secundaria.

Los polímeros pueden estar sujetos a degradación térmica y pirólisis a temperaturas no muy superiores a las temperaturas normales de procesamiento. En estas circunstancias, pueden acumularse presiones suficientes en el cilindro de una extrusora, por ejemplo, para expulsar plástico fundido y cualquier tapón sólido de plástico que provoque un bloqueo inicial.

Los líquidos inflamables se usan comúnmente en esta industria, por ejemplo, como pinturas, adhesivos, agentes de limpieza y en la soldadura con solvente. Las resinas de fibra de vidrio (poliéster) también desprenden vapores de estireno inflamables. Las existencias de tales líquidos deben reducirse al mínimo en la sala de trabajo y almacenarse en un lugar seguro cuando no se utilicen. Las áreas de almacenamiento deben incluir lugares seguros al aire libre o un almacén resistente al fuego.

Los peróxidos utilizados en la fabricación de resinas de plástico reforzado con vidrio (PRFV) deben almacenarse separados de líquidos inflamables y otros materiales combustibles y no deben someterse a temperaturas extremas, ya que son explosivos cuando se calientan.

Riesgos para la salud

Hay una serie de peligros potenciales para la salud asociados con el procesamiento de plásticos. Los plásticos crudos rara vez se usan solos y se deben tomar las precauciones adecuadas con respecto a los aditivos utilizados en las diversas formulaciones. Los aditivos utilizados incluyen jabones de plomo en PVC y ciertos colorantes orgánicos y de cadmio.

Existe un riesgo significativo de dermatitis por líquidos y polvos, generalmente por “químicos reactivos”, como resinas de fenol formaldehído (antes de la reticulación), uretanos y resinas de poliéster insaturadas utilizadas en la producción de productos GRP. Se debe usar ropa protectora adecuada.

Es posible que se generen humos a partir de la degradación térmica de los polímeros durante el procesamiento en caliente. Los controles de ingeniería pueden minimizar el problema. Sin embargo, se debe tener especial cuidado para evitar la inhalación de productos de pirólisis en condiciones adversas, por ejemplo, purgando el cilindro de la extrusora. Pueden ser necesarias condiciones de buen LEV. Se han producido problemas, por ejemplo, cuando los operadores han sido superados por el gas de ácido clorhídrico y han sufrido “fiebre de humo de polímero” tras el sobrecalentamiento del PVC y el politetrafluoretileno (PTFE), respectivamente. El recuadro adjunto detalla algunos productos de descomposición química de los plásticos.


 

Tabla 1. Productos volátiles de la descomposición de plásticos (componentes de referencia)*

*Reimpreso de BIA 1997, con autorización.

En muchos sectores industriales, los plásticos están sujetos a estrés térmico. Las temperaturas varían desde valores relativamente bajos en el procesamiento de plásticos (p. ej., 150 a 250 ºC) hasta casos extremos, p. ej., donde se sueldan chapas pintadas o tuberías recubiertas de plástico). La pregunta que surge constantemente en tales casos es si se producen concentraciones tóxicas de productos de pirólisis volátiles en las áreas de trabajo.

Para responder a esta pregunta, primero se deben determinar las sustancias liberadas y luego se deben medir las concentraciones. Si bien el segundo paso es factible en principio, generalmente no es posible determinar los productos de pirólisis relevantes en el campo. Por lo tanto, el Berufsgenossenschaftliches Institut für Arbeitssicherheit (BIA) ha estado examinando este problema durante años y en el transcurso de muchas pruebas de laboratorio ha determinado productos de descomposición volátiles para plásticos. Se han publicado los resultados de las pruebas para los tipos individuales de plástico (Lichtenstein y Quellmalz 1984, 1986a, 1986b, 1986c).

A continuación se presenta un breve resumen de los resultados hasta la fecha. Esta tabla pretende ser una ayuda para todos aquellos que se enfrentan a la tarea de medir concentraciones de sustancias peligrosas en áreas de trabajo relevantes. Los productos de descomposición enumerados para los plásticos individuales pueden servir como "componentes de referencia". Debe recordarse, sin embargo, que la pirólisis puede dar lugar a mezclas de sustancias muy complejas, cuyas composiciones dependen de muchos factores.

Por lo tanto, la tabla no pretende ser completa en lo que respecta a los productos de pirólisis enumerados como componentes de referencia (todos determinados en experimentos de laboratorio). No se puede descartar la aparición de otras sustancias con riesgos potenciales para la salud. Es prácticamente imposible registrar completamente todas las sustancias que se producen.

Plástico

Abreviatura

Sustancias volátiles

Polioximetileno

POM

Formaldehído

resinas epoxi a base de
El bisfenol A

 

Fenol

Caucho de cloropreno

CR

Cloropreno (2-clorobuta-1,3-dieno),
cloruro de hidrogeno

Poliestireno

PS

Estireno

Acrilonitrilo butadieno estireno-
copolímero

ABS

Estireno, 1,3-butadieno, acrilonitrilo

Copolímero de estireno-acrilonitrilo

SAN

Acrilonitrilo, estireno

Policarbonatos

PC

Fenol

Cloruro de polivinilo

PVC

Cloruro de hidrógeno, plastificantes
(frecuentemente ésteres de ácido ftálico tales
como ftalato de dioctilo, ftalato de dibutilo)

Poliamida 6

PA 6

e-caprolactama

Poliamida 66

PA 66

ciclopentanona,
hexametilendiamina

Polietileno

PEAD, PEBD

hidrocarburos alifáticos insaturados,
aldehídos alifáticos

Politetrafluoroetileno

PTFE

Perfluorado insaturado
hidrocarburos (p. ej., tetrafluoroetileno,
hexafluoropropeno, octafluorobuteno)

Polimetacrilato de metilo

PMMA

Metacrilato de metilo

Poliuretano

PUR

Dependiendo del tipo, muy variable
productos de descomposición
(por ejemplo, CFC1 como agentes espumantes,
éter y glicol éter,
diisocianatos, cianuro de hidrógeno,
2 aminas aromáticas, cloradas
ésteres de ácido fosfórico como llama
agentes de protección)

Polipropileno

PP

Alifáticos insaturados y saturados
hidrocarburos

entereftalato de polibutilo
(poliéster)

PBTP

1,3-butadieno, benceno

poliacrilonitrilo

PAN

Acrilonitrilo, cianuro de hidrógeno2

Acetato de celulosa

CA

Ácido acético

norberto lichtenstein

1 El uso se está descontinuando.
2 No se pudo detectar con la técnica analítica utilizada (GC/MS) pero se conoce de la literatura.

 


 

También existe el peligro de inhalación de vapores tóxicos de ciertas resinas termoestables. La inhalación de isocianatos utilizados con resinas de poliuretano puede provocar neumonía química y asma grave y, una vez sensibilizados, las personas deben ser trasladadas a un trabajo alternativo. Existe un problema similar con las resinas de formaldehído. En ambos ejemplos, es necesario un alto nivel de LEV. En la fabricación de artículos de PRFV se desprenden cantidades importantes de vapor de estireno y este trabajo debe realizarse en condiciones de buena ventilación general en la sala de trabajo.

También hay ciertos peligros que son comunes a una serie de industrias. Estos incluyen el uso de solventes para dilución o para los propósitos mencionados anteriormente. Los hidrocarburos clorados se utilizan comúnmente para la limpieza y la unión y, sin una ventilación de escape adecuada, las personas pueden sufrir narcosis.

La eliminación de desechos de plásticos por incineración debe realizarse en condiciones cuidadosamente controladas; por ejemplo, el PTFE y los uretanos deben estar en un área donde los vapores se ventilen a un lugar seguro.

Generalmente se obtienen niveles de ruido muy altos durante el uso de granuladores, lo que puede provocar pérdida de audición para los operadores y las personas que trabajan cerca. Este peligro se puede limitar separando este equipo de otras áreas de trabajo. Preferiblemente, los niveles de ruido deben reducirse en la fuente. Esto se ha logrado con éxito recubriendo el granulador con material insonorizante y colocando deflectores en la abertura de alimentación. También puede haber un peligro para la audición creado por el sonido audible producido por las máquinas de soldadura ultrasónica como acompañamiento normal de las energías ultrasónicas. Se pueden diseñar recintos adecuados para reducir los niveles de ruido recibidos y se pueden enclavar para evitar riesgos mecánicos. Como estándar mínimo, las personas que trabajan en áreas con altos niveles de ruido deben usar protección auditiva adecuada y debe haber un programa adecuado de conservación de la audición, que incluya pruebas audiométricas y capacitación.

Las quemaduras también son un peligro. Algunos aditivos y catalizadores para la producción y procesamiento de plásticos pueden ser altamente reactivos al contacto con el aire y el agua y pueden causar quemaduras químicas fácilmente. Dondequiera que se manipulen o transporten termoplásticos fundidos, existe el peligro de salpicaduras de material caliente y las consiguientes quemaduras y escaldaduras. La gravedad de estas quemaduras puede aumentar por la tendencia de los termoplásticos calientes, como la cera caliente, a adherirse a la piel.

Los peróxidos orgánicos son irritantes y pueden causar ceguera si se salpican en los ojos. Se debe usar protección adecuada para los ojos.

 

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Sábado, febrero 26 2011 18: 16

Industria biotecnológica

Evolución y Perfil

La biotecnología se puede definir como la aplicación de sistemas biológicos a procesos técnicos e industriales. Abarca tanto los organismos tradicionales como los modificados genéticamente. La biotecnología tradicional es el resultado de la hibridación clásica, el apareamiento o el cruce de varios organismos para crear nuevos organismos que se han utilizado durante siglos para producir pan, cerveza, queso, soja, saki, vitaminas, plantas híbridas y antibióticos. Más recientemente, también se han utilizado varios organismos para tratar aguas residuales, aguas residuales humanas y desechos tóxicos industriales.

La biotecnología moderna combina los principios de la química y las ciencias biológicas (biología molecular y celular, genética, inmunología) con disciplinas tecnológicas (ingeniería, informática) para producir bienes y servicios y para la gestión ambiental. La biotecnología moderna utiliza enzimas de restricción para cortar y pegar información genética, ADN, de un organismo a otro fuera de las células vivas. Luego, el ADN compuesto se vuelve a introducir en las células huésped para determinar si se expresa el rasgo deseado. La célula resultante se denomina clon modificado, recombinante u organismo manipulado genéticamente (OGM). La industria de la biotecnología “moderna” nació en 1961-1965 con la ruptura del código genético y ha crecido dramáticamente desde los primeros experimentos exitosos de clonación de ADN en 1972.

Desde principios de la década de 1970, los científicos han entendido que la ingeniería genética es una tecnología extremadamente poderosa y prometedora, pero que existen riesgos potencialmente graves a considerar. Ya en 1974, los científicos pidieron una moratoria mundial sobre tipos específicos de experimentos con el fin de evaluar los riesgos y diseñar pautas apropiadas para evitar peligros biológicos y ecológicos (Comité de Moléculas de ADN Recombinante, Consejo Nacional de Investigación, Academia Nacional de Ciencias 1974 ). Algunas de las preocupaciones expresadas involucraron el potencial “escape de vectores que podrían iniciar un proceso irreversible, con un potencial para crear problemas muchas veces mayores que los que surgen de la multitud de recombinaciones genéticas que ocurren espontáneamente en la naturaleza”. Existía la preocupación de que “los microorganismos con genes trasplantados pudieran resultar peligrosos para el hombre u otras formas de vida. El daño podría resultar si la célula huésped alterada tiene una ventaja competitiva que fomentaría su supervivencia en algún nicho dentro del ecosistema” (NIH 1976). También se entendió bien que los trabajadores de laboratorio serían los "canarios en la mina de carbón" y se debería hacer algún intento para proteger a los trabajadores, así como al medio ambiente, de los peligros desconocidos y potencialmente graves.

En febrero de 1975 se llevó a cabo una conferencia internacional en Asilomar, California. Su informe contenía las primeras pautas de consenso basadas en estrategias de contención biológica y física para controlar los peligros potenciales previstos a partir de la nueva tecnología. Se consideró que ciertos experimentos presentaban peligros potenciales tan graves que la conferencia recomendó no realizarlos en ese momento (NIH 1976). El siguiente trabajo fue originalmente prohibido:

  • trabajar con ADN de organismos patógenos y oncogenes
  • formando recombinantes que incorporan genes de toxinas
  • trabajo que podría ampliar la gama de huéspedes de patógenos de plantas
  • introducción de genes de resistencia a los medicamentos en organismos que no se sabe que los adquieren de forma natural y donde el tratamiento se vería comprometido
  • liberación deliberada en el medio ambiente (Freifelder 1978).

 

En los Estados Unidos, las primeras guías de los Institutos Nacionales de Salud (NIHG) se publicaron en 1976, reemplazando las guías de Asilomar. Estos NIHG permitieron que la investigación prosiguiera clasificando los experimentos por clases de peligro en función de los riesgos asociados con la célula huésped, los sistemas de vectores que transportan genes a las células y los insertos de genes, lo que permite o restringe la realización de los experimentos en función de la evaluación de riesgos. La premisa básica de los NIHG—brindar protección a los trabajadores y, por extensión, seguridad de la comunidad—permanece vigente en la actualidad (NIH 1996). Los NIHG se actualizan regularmente y han evolucionado hasta convertirse en un estándar de práctica ampliamente aceptado para la biotecnología en los EE. UU. El cumplimiento es requerido por parte de las instituciones que reciben fondos federales, así como por muchas ordenanzas locales de ciudades o pueblos. El NIHG proporciona una base para las regulaciones en otros países del mundo, incluidos Suiza (SCBS 1995) y Japón (Instituto Nacional de Salud 1996).

Desde 1976, los NIHG se han ampliado para incorporar consideraciones de contención y aprobación para nuevas tecnologías, incluidas instalaciones de producción a gran escala y propuestas de terapia génica somática de plantas, animales y humanos. Algunos de los experimentos originalmente prohibidos ahora están permitidos con la aprobación específica de NIH o con prácticas de contención específicas.

En 1986, la Oficina de Política Científica y Tecnológica de los Estados Unidos (OSTP) publicó su Marco coordinado para la regulación de la biotecnología. Abordó la cuestión política subyacente de si las reglamentaciones existentes eran adecuadas para evaluar los productos derivados de las nuevas tecnologías y si los procesos de revisión de la investigación eran suficientes para proteger al público y al medio ambiente. Las agencias reguladoras y de investigación de EE. UU. (Agencia de Protección Ambiental (EPA), Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA), NIH, Departamento de Agricultura de EE. UU. (USDA) y Fundación Nacional de Ciencias (NSF)) acordaron regular los productos, no los procesos, y que no eran necesarias nuevas reglamentaciones especiales para proteger a los trabajadores, al público o al medio ambiente. La política se estableció para operar los programas regulatorios de manera integrada y coordinada, minimizando la superposición y, en la medida de lo posible, la responsabilidad de la aprobación del producto recaería en una agencia. Las agencias coordinarían esfuerzos adoptando definiciones consistentes y usando revisiones científicas (evaluaciones de riesgo) de rigor científico comparable (OSHA 1984; OSTP 1986).

El NIHG y Coordinated Framework han brindado un grado apropiado de discusión científica objetiva y participación pública, lo que ha resultado en el crecimiento de la biotecnología estadounidense hasta convertirse en una industria multimillonaria. Antes de 1970, había menos de 100 empresas involucradas en todos los aspectos de la biotecnología moderna. Para 1977, otras 125 firmas se unieron a las filas; en 1983, otras 381 empresas elevaron el nivel de inversión de capital privado a más de mil millones de dólares. Para 1, la industria había crecido a más de 1994 empresas (Comité de Relaciones Comunitarias del Consejo de Biotecnología de Massachusetts, 1,230), y la capitalización de mercado es de más de $ 1993 mil millones.

El empleo en las empresas biotecnológicas estadounidenses en 1980 era de unas 700 personas; en 1994 aproximadamente 1,300 empresas empleaban a más de 100,000 trabajadores (Comité de Relaciones Comunitarias del Consejo de Biotecnología de Massachusetts 1993). Además, existe toda una industria de apoyo que proporciona suministros (químicos, componentes de medios, líneas celulares), equipos, instrumentación y servicios (banco de células, validación, calibración) necesarios para garantizar la integridad de la investigación y la producción.

En todo el mundo ha habido un gran nivel de preocupación y escepticismo sobre la seguridad de la ciencia y de sus productos. El Consejo de las Comunidades Europeas (Parlamento de las Comunidades Europeas 1987) desarrolló directivas para proteger a los trabajadores de los riesgos asociados con la exposición a productos biológicos (Consejo de las Comunidades Europeas 1990a) y para establecer controles ambientales en actividades experimentales y comerciales, incluida la liberación deliberada. La “liberación” incluye la comercialización de productos que utilizan OGM (Consejo de las Comunidades Europeas 1990b; Van Houten y Flemming 1993). Se han desarrollado estándares y directrices relacionados con productos biotecnológicos dentro de organizaciones internacionales y multilaterales como la Organización Mundial de la Salud (OMS), la Organización Internacional de Normalización (ISO), la Comisión de la Comunidad Europea, la Organización para la Agricultura y la Alimentación (FAO) y la Red de Datos de Cepas Microbianas ( OSTP 1986).

La industria de la biotecnología moderna se puede considerar en términos de cuatro sectores industriales principales, cada uno de los cuales tiene investigación y desarrollo (I+D) de laboratorio, de campo y/o clínico que respalda la producción real de bienes y servicios.

  • productos biomédico-farmacéuticos, biológicos y dispositivos médicos
  • alimentos agrícolas, peces y animales transgénicos, plantas resistentes a enfermedades y plagas
  • productos industriales mejorados genéticamente como ácido cítrico, butanol, acetona, etanol y enzimas detergentes (ver tabla 1)
  • medio ambiente-tratamiento de aguas residuales, descontaminación de residuos industriales.

 

Tabla 1. Microorganismos de importancia industrial

Nombre Completo

organismo huésped

Usos

acetobacter aceti

bacteria aeróbica

Fermenta la fruta

Aspirgillus niger

Hongo asexual

Degrada la materia orgánica
Uso seguro en la producción de ácido cítrico y enzimas

Aspirgillus oryzae

Hongo asexual

Se utiliza en la producción de miso, salsa de soja y sake.

Bacilo licheniforme

Bacteria

Químicos industriales y enzimas

bacilis subtilis

Bacteria

Productos químicos, enzimas, fuente de proteína unicelular para consumo humano en Asia

Células de ovario de hámster chino (CHO)*

Cultivo de células de mamíferos

Fabricación de productos biofarmacéuticos

Clostridium acetobutylicum

Bacteria

Butanol, producción de acetona

Escherichia coli K-12*

Cepa bacteriana

Clonación para fermentación, producción de productos farmacéuticos y biológicos

Penicillium roqueforti

Hongo asexual

producción de queso azul

Saccharomyces cerevisiae*

Levadura

Clonación para la producción de cerveza

Saccharomyces uvarum*

Levadura

Clonación para bebidas alcohólicas y producción industrial de alcohol

* Importante para la biotecnología moderna.

 

Trabajadores de biotecnología

La biotecnología comienza en el laboratorio de investigación y es una ciencia multidisciplinaria. Los biólogos moleculares y celulares, los inmunólogos, los genetistas, los químicos de proteínas y péptidos, los bioquímicos y los ingenieros bioquímicos son los que están más directamente expuestos a los peligros reales y potenciales de la tecnología del ADN recombinante (ADNr). Otros trabajadores que pueden estar menos expuestos directamente a los riesgos biológicos del ADNr incluyen al personal de servicio y apoyo, como los técnicos de ventilación y refrigeración, los proveedores de servicios de calibración y el personal de limpieza. En una encuesta reciente de profesionales de la salud y la seguridad en la industria, se encontró que los trabajadores expuestos directa e indirectamente comprenden alrededor del 30 al 40 % de la fuerza laboral total en las empresas biotecnológicas comerciales típicas (Lee y Ryan 1996). La investigación en biotecnología no se limita a la “industria”; se lleva a cabo en las instituciones académicas, médicas y gubernamentales también.

Los trabajadores de laboratorios de biotecnología están expuestos a una amplia variedad de productos químicos tóxicos y peligrosos, a peligros biológicos recombinantes y no recombinantes o de "tipo salvaje", patógenos transmitidos por la sangre humana y enfermedades zoonóticas, así como a materiales radiactivos utilizados en experimentos de etiquetado. Además, los trastornos musculoesqueléticos y las lesiones por esfuerzo repetitivo se reconocen cada vez más como peligros potenciales para los trabajadores de investigación debido al uso extensivo de computadoras y micropipetas manuales.

Los operadores de fabricación de biotecnología también están expuestos a productos químicos peligrosos, pero no a la variedad que se ve en el entorno de la investigación. Según el producto y el proceso, puede haber exposición a radionúclidos en la fabricación. Incluso en el nivel de riesgo biológico más bajo, los procesos de fabricación de biotecnología son sistemas cerrados y el potencial de exposición a los cultivos recombinantes es bajo, excepto en el caso de accidentes. En las instalaciones de producción biomédica, la aplicación de las buenas prácticas de fabricación actuales complementa las pautas de bioseguridad para proteger a los trabajadores en la planta. Los principales peligros para los trabajadores de fabricación en operaciones de buenas prácticas a gran escala (GLSP) que involucran organismos recombinantes no peligrosos incluyen lesiones musculoesqueléticas traumáticas (por ejemplo, distensiones y dolor de espalda), quemaduras térmicas de líneas de vapor y quemaduras químicas de ácidos y cáusticos (ácido fosfórico , hidróxido de sodio y potasio) utilizados en el proceso.

Los trabajadores de la salud, incluidos los técnicos de laboratorio clínico, están expuestos a vectores de terapia génica, excrementos y muestras de laboratorio durante la administración de medicamentos y la atención de pacientes inscritos en estos procedimientos experimentales. Las amas de casa también pueden estar expuestas. La protección de los trabajadores y del medio ambiente son dos puntos experimentales obligatorios a considerar al presentar una solicitud a los NIH para experimentos de terapia génica humana (NIH 1996).

Los trabajadores agrícolas pueden tener una gran exposición a productos, plantas o animales recombinantes durante la aplicación de pesticidas, la siembra, la cosecha y el procesamiento. Independientemente del riesgo potencial de riesgo biológico por la exposición a plantas y animales modificados genéticamente, también están presentes los riesgos físicos tradicionales relacionados con la maquinaria agrícola y la cría de animales. Se utilizan controles de ingeniería, PPE, capacitación y supervisión médica según corresponda a los riesgos previstos (Legaspi y Zenz 1994; Pratt y May 1994). El EPP, que incluye monos, respiradores, guantes utilitarios, gafas protectoras o capuchas, es importante para la seguridad de los trabajadores durante la aplicación, el crecimiento y la cosecha de plantas modificadas genéticamente u organismos del suelo.

Procesos y Peligros

En el proceso de biotecnología en el sector biomédico, las células u organismos, modificados de formas específicas para producir los productos deseados, se cultivan en biorreactores de monocultivo. En el cultivo de células de mamíferos, el producto proteico se secreta de las células al medio nutritivo circundante, y se puede utilizar una variedad de métodos de separación química (cromatografía de afinidad o tamaño, electroforesis) para capturar y purificar el producto. Dónde Escherichia coli los organismos huéspedes se utilizan en las fermentaciones, el producto deseado se produce dentro de la membrana celular y las células deben romperse físicamente para poder cosechar el producto. La exposición a endotoxinas es un peligro potencial de este proceso. A menudo se añaden antibióticos a los medios de producción para mejorar la producción del producto deseado o mantener la presión selectiva sobre elementos de producción genética (plásmidos) que de otro modo serían inestables. Las sensibilidades alérgicas a estos materiales son posibles. En general, estos son riesgos de exposición a aerosoles.

Se anticipan fugas y liberaciones de aerosoles y la exposición potencial se controla de varias maneras. Las penetraciones en los recipientes del reactor son necesarias para proporcionar nutrientes y oxígeno, para liberar dióxido de carbono (CO2) y para monitorear y controlar el sistema. Cada penetración debe sellarse o filtrarse (0.2 micras) para evitar la contaminación del cultivo. La filtración de gases de escape también protege a los trabajadores y al medio ambiente en el área de trabajo de los aerosoles generados durante el cultivo o la fermentación. Dependiendo del potencial de riesgo biológico del sistema, la inactivación biológica validada de los efluentes líquidos (generalmente por calor, vapor o métodos químicos) es una práctica estándar. Otros peligros potenciales en la fabricación biotecnológica son similares a los de otras industrias: ruido, protección mecánica, quemaduras por vapor/calor, contacto con corrosivos, etc.

Las enzimas y la fermentación industrial se tratan en otra parte de este Enciclopedia e involucrar los procesos, peligros y controles que son similares para los sistemas de producción modificados genéticamente.

La agricultura tradicional depende del desarrollo de cepas que utilizan cruces tradicionales de especies de plantas relacionadas. La gran ventaja de las plantas modificadas genéticamente es que se reduce considerablemente el tiempo entre generaciones y el número de cruces necesarios para obtener el carácter deseado. Además, la dependencia actualmente impopular de pesticidas y fertilizantes químicos (que contribuyen a la contaminación por escorrentía) está favoreciendo una tecnología que potencialmente hará que estas aplicaciones sean innecesarias.

La biotecnología vegetal implica elegir una especie de planta genéticamente flexible y/o financieramente significativa para modificaciones. Dado que las células vegetales tienen paredes celulares de celulosa resistentes, los métodos utilizados para transferir ADN a las células vegetales difieren de los utilizados para bacterias y líneas celulares de mamíferos en el sector biomédico. Existen dos métodos principales que se utilizan para introducir ADN de ingeniería extranjera en células vegetales (Watrud, Metz y Fishoff 1996):

  • una pistola de partículas dispara ADN a la célula de interés
  • un desarmado, no tumorigénico Agrobacterium tumefaciens El virus introduce casetes de genes en el material genético de la célula.

 

Tipo salvaje Agrobacterium tumefaciens es un patógeno vegetal natural que causa tumores de agallas en la corona en plantas lesionadas. Estas cepas de vectores modificadas y desarmadas no provocan la formación de tumores en las plantas.

Después de la transformación por cualquier método, las células vegetales se diluyen, se colocan en placas y se cultivan en medios de cultivo de tejidos selectivos durante un período relativamente largo (en comparación con las tasas de crecimiento bacteriano) en cámaras de crecimiento de plantas o incubadoras. Las plantas regeneradas a partir del tejido tratado se trasplantan al suelo en cámaras de crecimiento cerradas para un mayor crecimiento. Después de alcanzar la edad adecuada, se examinan para determinar la expresión de los rasgos deseados y luego se cultivan en invernaderos. Se necesitan varias generaciones de experimentos de invernadero para evaluar la estabilidad genética del rasgo de interés y generar el stock de semillas necesario para estudios posteriores. Los datos de impacto ambiental también se recopilan durante esta fase del trabajo y se envían con propuestas a las agencias reguladoras para la aprobación de liberación de prueba de campo abierto.

Controles: el ejemplo de los Estados Unidos

El NIHG (NIH 1996) describe un enfoque sistemático para prevenir tanto la exposición de los trabajadores como la liberación ambiental de organismos recombinantes. Cada institución (p. ej., universidad, hospital o laboratorio comercial) es responsable de realizar investigaciones de ADNr de manera segura y de conformidad con los NIHG. Esto se logra a través de un sistema administrativo que define las responsabilidades y requiere evaluaciones integrales de riesgos por parte de científicos expertos y oficiales de bioseguridad, implementación de controles de exposición, programas de vigilancia médica y planificación de emergencia. Un Comité Institucional de Bioseguridad (IBC) proporciona los mecanismos para la revisión y aprobación de experimentos dentro de la institución. En algunos casos, se requiere la aprobación del propio Comité Asesor de Recombinantes (RAC) de los NIH.

El grado de control depende de la gravedad del riesgo y se describe en términos de las designaciones de nivel de bioseguridad (BL) 1-4; siendo BL1 el menos restrictivo y BL4 el más. Se dan pautas de contención para la investigación, la investigación y el desarrollo a gran escala (más de 10 litros de cultivo), la producción a gran escala y los experimentos con animales y plantas tanto a gran como a pequeña escala.

El Apéndice G del NIHG (NIH 1996) describe la contención física a escala de laboratorio. BL1 es apropiado para trabajar con agentes de peligro potencial desconocido o mínimo para el personal del laboratorio o el medio ambiente. El laboratorio no está separado de los patrones generales de tráfico en el edificio. El trabajo se lleva a cabo en las mesas de trabajo abiertas. No se requieren ni se utilizan dispositivos especiales de contención. El personal de laboratorio está capacitado en procedimientos de laboratorio y supervisado por un científico con capacitación general en microbiología o una ciencia relacionada.

BL2 es adecuado para trabajos en los que intervienen agentes de peligro potencial moderado para el personal y el medio ambiente. El acceso al laboratorio es limitado cuando se está trabajando, los trabajadores tienen capacitación específica en el manejo de agentes patógenos y están dirigidos por científicos competentes, y los trabajos que generan aerosoles se realizan en gabinetes de seguridad biológica u otros equipos de contención. Este trabajo puede requerir vigilancia médica o vacunas según corresponda y lo determine el IBC.

BL3 es aplicable cuando el trabajo se lleva a cabo con agentes autóctonos o exóticos que pueden causar enfermedades graves o potencialmente letales como resultado de la exposición por inhalación. Los trabajadores tienen formación específica y son supervisados ​​por científicos competentes con experiencia en el manejo de estos agentes peligrosos. Todos los procedimientos se realizan en condiciones de contención que requieren ingeniería y EPP especiales.

BL4 está reservado para los agentes más peligrosos y exóticos que presentan un alto riesgo individual y comunitario de enfermedades potencialmente mortales. Solo hay unos pocos laboratorios BL4 en el mundo.

El Apéndice K aborda la contención física para actividades de investigación o producción en volúmenes superiores a 10 l (gran escala). Al igual que en las pautas a pequeña escala, existe una jerarquía de requisitos de contención desde el potencial de peligro más bajo hasta el más alto: GLSP a BL3-Large-Scale (BL3-LS).

El NIHG, Apéndice P, cubre el trabajo con plantas a nivel de banco, cámara de crecimiento y escala de invernadero. Como se señala en la introducción: “El propósito principal de la contención de plantas es evitar la transmisión no intencional de un genoma vegetal que contiene ADN recombinante, incluido el material hereditario nuclear o de orgánulos o la liberación de organismos derivados de ADN recombinante asociados con plantas. En general, estos organismos no representan una amenaza para la salud humana o los animales superiores, a menos que se modifiquen deliberadamente para ese propósito. Sin embargo, es posible la propagación inadvertida de un patógeno grave de un invernadero a un cultivo agrícola local o la introducción y el establecimiento no intencionales de un organismo en un nuevo ecosistema” (NIH 1996). En los Estados Unidos, la EPA y el Servicio de Inspección de Sanidad Animal y Vegetal (APHIS) del USDA son conjuntamente responsables de la evaluación de riesgos y de la revisión de los datos generados antes de aprobar las pruebas de liberación en el campo (EPA 1996; Foudin y Gay 1995). Se evalúan cuestiones tales como la persistencia y propagación en el agua, el aire y el suelo, por especies de insectos y animales, la presencia de otros cultivos similares en el área, la estabilidad ambiental (sensibilidad a las heladas o al calor) y la competencia con especies nativas, a menudo primero en el invernadero. (Liberman et al. 1996).

Los niveles de contención de plantas para instalaciones y prácticas también varían de BL1 a BL4. Los experimentos típicos de BL1 implican la autoclonación. BL2 puede implicar la transferencia de rasgos de un patógeno a una planta huésped. BL3 podría implicar la expresión de toxinas o agentes peligrosos para el medio ambiente. La protección de los trabajadores se logra en los distintos niveles mediante EPP y controles de ingeniería, como invernaderos y casetas con flujo de aire direccional y filtros de aire de partículas de alta eficiencia (HEPA) para evitar la liberación de polen. Dependiendo del riesgo, la protección ambiental y comunitaria de agentes potencialmente peligrosos puede lograrse mediante controles biológicos. Los ejemplos son un rasgo de sensibilidad a la temperatura, un rasgo de sensibilidad a las drogas o un requerimiento nutricional que no está presente en la naturaleza.

A medida que aumentaba el conocimiento científico y avanzaba la tecnología, se esperaba que el NIHG necesitara revisión y revisión. Durante los últimos 20 años, el RAC se ha reunido para considerar y aprobar propuestas de cambios. Por ejemplo, el NIHG ya no emite prohibiciones generales sobre la liberación deliberada de organismos modificados genéticamente; Las liberaciones de ensayos de campo de productos agrícolas y los experimentos de terapia génica humana están permitidos en circunstancias apropiadas y después de una evaluación de riesgos adecuada. Una enmienda muy significativa al NIHG fue la creación de la categoría de contención GLSP. Relajó los requisitos de contención para “cepas recombinantes no patógenas, no toxigénicas derivadas de organismos huéspedes que tienen un historial prolongado de uso seguro a gran escala, o que han incorporado limitaciones ambientales que permiten un crecimiento óptimo en un entorno a gran escala pero una supervivencia limitada. sin consecuencias adversas en el medio ambiente” (NIH 1991). Este mecanismo ha permitido que la tecnología progrese sin dejar de considerar las necesidades de seguridad.

Controles: el ejemplo de la Comunidad Europea

En abril de 1990, la Comunidad Europea (CE) promulgó dos Directivas sobre el uso confinado y la liberación deliberada en el medio ambiente de OMG. Ambas Directivas requieren que los Estados miembros se aseguren de que se toman todas las medidas apropiadas para evitar efectos adversos en la salud humana o el medio ambiente, en particular haciendo que el usuario evalúe todos los riesgos relevantes por adelantado. En Alemania, la Ley de Tecnología Genética se aprobó en 1990 en parte como respuesta a las Directivas de la CE, pero también para responder a la necesidad de autoridad legal para construir una instalación de producción de insulina recombinante de operación de prueba (Reutsch y Broderick 1996). En Suiza, las regulaciones se basan en el NIHG de EE. UU., las directivas del Consejo de la CE y la ley alemana sobre tecnología genética. Los suizos requieren registro anual y actualizaciones de experimentos al gobierno. En general, los estándares de rDNA en Europa son más restrictivos que en los EE. UU., y esto ha contribuido a que muchas empresas farmacéuticas europeas trasladen la investigación de rDNA de sus países de origen. Sin embargo, las reglamentaciones suizas permiten una categoría de nivel 4 de seguridad a gran escala, que no está permitida por NIHG (SCBS 1995).

Productos de Biotecnología

Algunos de los productos biológicos y farmacéuticos que se han fabricado con éxito mediante biotecnologías de ADN recombinante incluyen: insulina humana; hormona del crecimiento humano; vacunas contra la hepatitis; interferón alfa; interferón beta; gamma-interferón; factor estimulante de colonias de granulocitos; activador tisular del plasminógeno; factor estimulante de colonias de granulocitos y macrófagos; IL2; eritropoyetina; Crymax, producto insecticida para el control de orugas en hortalizas; cultivos de frutos secos y vid; tomate Flavr Savr (TM); Chymogen, una enzima que produce queso; ATIII (antitrombina III), derivada de leche de cabra transgénica utilizada para prevenir coágulos de sangre en cirugía; BST y PST (somatotropina bovina y porcina) utilizados para impulsar la producción de leche y carne.

Problemas de salud y patrones de enfermedad

Existen cinco peligros principales para la salud derivados de la exposición a microorganismos o sus productos en la biotecnología a escala industrial:

  • infección
  • reacción a la endotoxina
  • alergia a los microorganismos
  • reacción alérgica a un producto
  • reacción tóxica a un producto.

 

La infección es poco probable ya que en la mayoría de los procesos industriales se utilizan agentes no patógenos. Sin embargo, es posible que microorganismos considerados inofensivos como Pseudomonas y Aspergilo especies pueden causar infección en individuos inmunocomprometidos (Bennett 1990). La exposición a la endotoxina, un componente de la capa de lipopolisacárido de la pared celular de todas las bacterias gram negativas, en concentraciones superiores a unos 300 ng/m3 provoca síntomas transitorios similares a los de la gripe (Balzer 1994). Los trabajadores de muchas industrias, incluidas la agricultura tradicional y la biotecnología, han experimentado los efectos de la exposición a las endotoxinas. Las reacciones alérgicas al microorganismo o producto también ocurren en muchas industrias. El asma ocupacional se ha diagnosticado en la industria biotecnológica por una amplia gama de microorganismos y productos, incluidos Aspergillus niger, penicillium spp. y proteasas; algunas empresas han notado incidencias en más del 12% de la plantilla. Las reacciones tóxicas pueden ser tan variadas como los organismos y productos. Se ha demostrado que la exposición a los antibióticos provoca cambios en la flora microbiana del intestino. Se sabe que los hongos son capaces de producir toxinas y carcinógenos bajo ciertas condiciones de crecimiento (Bennett 1990).

Para abordar la preocupación de que los trabajadores expuestos serían los primeros en desarrollar posibles efectos adversos para la salud a causa de la nueva tecnología, la vigilancia médica de los trabajadores con rDNA ha sido parte del NIHG desde sus inicios. Los Comités Institucionales de Bioseguridad, en consulta con el médico de salud ocupacional, son los encargados de determinar, proyecto por proyecto, qué vigilancia médica es la adecuada. Dependiendo de la identidad del agente específico, la naturaleza del peligro biológico, las posibles vías de exposición y la disponibilidad de vacunas, los componentes del programa de vigilancia médica pueden incluir exámenes físicos previos a la colocación, exámenes periódicos de seguimiento, vacunas específicas, evaluaciones de alergias y enfermedades, sueros previos a la exposición y encuestas epidemiológicas.

Bennett (1990) cree que es poco probable que los microorganismos modificados genéticamente supongan un mayor riesgo de infección o alergia que el organismo original, pero podría haber riesgos adicionales derivados del nuevo producto o del ADNr. Un informe reciente señala que la expresión de un alérgeno de la nuez de Brasil en la soja transgénica puede causar efectos inesperados en la salud de los trabajadores y consumidores (Nordlee et al. 1996). Otros peligros novedosos podrían ser el uso de líneas de células animales que contengan oncogenes o virus desconocidos o no detectados potencialmente dañinos para los humanos.

Es importante tener en cuenta que los primeros temores sobre la creación de especies mutantes genéticamente peligrosas o supertoxinas no se han materializado. La OMS encontró que la biotecnología no presenta riesgos que sean diferentes de otras industrias de procesamiento (Miller 1983) y, según Liberman, Ducatman y Fink (1990), “el consenso actual es que los riesgos potenciales del rDNA fueron exagerados inicialmente y que la los peligros asociados con esta investigación son similares a los asociados con el organismo, el vector, el ADN, los solventes y el aparato físico que se está utilizando”. Llegan a la conclusión de que los organismos modificados están obligados a tener peligros; sin embargo, la contención se puede definir para minimizar la exposición.

Es muy difícil identificar las exposiciones ocupacionales específicas de la industria biotecnológica. La “biotecnología” no es una industria separada con un código distintivo de Clasificación Industrial Estándar (SIC); más bien, se ve como un proceso o conjunto de herramientas utilizadas en muchas aplicaciones industriales. En consecuencia, cuando se notifican accidentes y exposiciones, los datos sobre casos que involucran a trabajadores de la biotecnología se incluyen entre los datos sobre todos los demás que ocurren en el sector industrial anfitrión (por ejemplo, agricultura, industria farmacéutica o atención de la salud). Además, se sabe que los incidentes y accidentes de laboratorio no se notifican.

Se han informado pocas enfermedades específicamente debidas a ADN alterado genéticamente; sin embargo, no son desconocidos. Se informó al menos una infección local documentada y seroconversión cuando un trabajador sufrió un pinchazo con una aguja contaminada con un vector vaccinia recombinante (Openshaw et al. 1991).

Problemas de política

En la década de 1980 surgieron los primeros productos de la biotecnología en Estados Unidos y Europa. La insulina modificada genéticamente fue aprobada para su uso en 1982, al igual que una vacuna modificada genéticamente contra la "diarrea" de la enfermedad porcina (Sattelle 1991). Se ha demostrado que la somatotropina bovina recombinante (BST) aumenta la producción de leche de vaca y el peso del ganado vacuno. Se plantearon inquietudes acerca de la salud pública y la seguridad de los productos y si las reglamentaciones existentes eran adecuadas para abordar estas inquietudes en todas las diferentes áreas donde se podrían comercializar los productos de la biotecnología. Los NIHG brindan protección a los trabajadores y al medio ambiente durante las etapas de investigación y desarrollo. La seguridad y eficacia del producto no es responsabilidad de NIHG. En EE. UU., a través del Coordinated Framework, los riesgos potenciales de los productos de la biotecnología son evaluados por la agencia más apropiada (FDA, EPA o USDA).

El debate sobre la seguridad de la ingeniería genética y los productos de la biotecnología continúa (Thomas y Myers 1993), especialmente con respecto a las aplicaciones agrícolas y los alimentos para consumo humano. Los consumidores en algunas áreas quieren productos etiquetados para identificar cuáles son los híbridos tradicionales y cuáles se derivan de la biotecnología. Ciertos fabricantes de productos lácteos se niegan a usar leche de vacas que reciben BST. Está prohibido en algunos países (p. ej., Suiza). La FDA ha considerado que los productos son seguros, pero también existen problemas económicos y sociales que pueden no ser aceptables para el público. De hecho, BST puede crear una desventaja competitiva para las granjas más pequeñas, la mayoría de las cuales son familiares. A diferencia de las aplicaciones médicas donde puede no haber alternativa al tratamiento de ingeniería genética, cuando los alimentos tradicionales están disponibles y son abundantes, el público está a favor de la hibridación tradicional sobre los alimentos recombinantes. Sin embargo, los entornos hostiles y la actual escasez de alimentos en todo el mundo pueden cambiar esta actitud.

Las nuevas aplicaciones de la tecnología a la salud humana y las enfermedades hereditarias han reavivado las preocupaciones y creado nuevos problemas éticos y sociales. El Proyecto Genoma Humano, que comenzó a principios de la década de 1980, producirá un mapa físico y genético del material genético humano. Este mapa proporcionará a los investigadores información para comparar la expresión génica "sana o normal" y "enferma" para comprender mejor, predecir y señalar curas para los defectos genéticos básicos. Las tecnologías del genoma humano han producido nuevas pruebas de diagnóstico para la enfermedad de Huntington, la fibrosis quística y los cánceres de mama y colon. Se espera que la terapia génica humana somática corrija o mejore los tratamientos para las enfermedades hereditarias. La “toma de huellas dactilares” de ADN mediante mapeo de polimorfismo de fragmentos de restricción del material genético se utiliza como evidencia forense en casos de violación, secuestro y homicidio. Se puede usar para probar (o, técnicamente, refutar) la paternidad. También se puede usar en áreas más controvertidas, como para evaluar las posibilidades de desarrollar cáncer y enfermedades cardíacas para la cobertura de seguros y tratamientos preventivos o como prueba en los tribunales de crímenes de guerra y como "placas de identificación" genéticas en el ejército.

Aunque técnicamente factible, el trabajo en experimentos de línea germinal humana (transmisible de generación en generación) no ha sido considerado para su aprobación en los EE. UU. debido a serias consideraciones sociales y éticas. Sin embargo, se planean audiencias públicas en los EE. UU. para reabrir la discusión sobre la terapia de línea germinal humana y las mejoras de rasgos deseables no asociadas con enfermedades.

Finalmente, además de las cuestiones de seguridad, sociales y éticas, las teorías legales sobre la propiedad de los genes y el ADN y la responsabilidad por el uso o mal uso todavía están evolucionando.

Es necesario seguir las implicaciones a largo plazo de la liberación ambiental de diversos agentes. Surgirán nuevos problemas de contención biológica y variedad de huéspedes para trabajos que se controlen cuidadosa y apropiadamente en el entorno del laboratorio, pero para los cuales no se conocen todas las posibilidades ambientales. Los países en desarrollo, en los que puede que no existan los conocimientos científicos adecuados ni los organismos reguladores, pueden verse reacios o incapaces de asumir la evaluación del riesgo para su entorno particular. Esto podría conducir a restricciones innecesarias oa una política imprudente de “puertas abiertas”, cualquiera de las cuales podría resultar perjudicial para el beneficio a largo plazo del país (Ho 1996).

Además, la precaución es importante cuando se introducen agentes agrícolas diseñados en entornos novedosos donde no hay heladas u otras presiones de contención naturales. ¿Se aparearán las poblaciones indígenas o los intercambiadores naturales de información genética con agentes recombinantes en la naturaleza, lo que resultará en la transferencia de rasgos manipulados? ¿Serían estos rasgos dañinos en otros agentes? ¿Cuál sería el efecto para los administradores del tratamiento? ¿Las reacciones inmunitarias limitarán la propagación? ¿Son los agentes vivos diseñados capaces de cruzar las barreras de las especies? ¿Persisten en el ambiente de desiertos, montañas, llanuras y ciudades?

Resumen

La biotecnología moderna en los Estados Unidos se ha desarrollado bajo pautas de consenso y ordenanzas locales desde principios de la década de 1970. Un escrutinio cuidadoso no ha mostrado rasgos inesperados e incontrolables expresados ​​por un organismo recombinante. Es una tecnología útil, sin la cual muchas mejoras médicas basadas en proteínas terapéuticas naturales no hubieran sido posibles. En muchos países desarrollados, la biotecnología es una fuerza económica importante y toda una industria ha crecido en torno a la revolución biotecnológica.

Los problemas médicos para los trabajadores de la biotecnología están relacionados con los riesgos específicos del huésped, el vector y el ADN y las operaciones físicas realizadas. Hasta ahora, la enfermedad de los trabajadores ha sido prevenible mediante la ingeniería, la práctica laboral, las vacunas y los controles de contención biológica específicos para el riesgo evaluado caso por caso. Y existe la estructura administrativa para realizar evaluaciones prospectivas de riesgos para cada nuevo protocolo experimental. Si este historial de seguridad continúa en el campo de la liberación ambiental de materiales viables es una cuestión de evaluación continua de los posibles riesgos ambientales: persistencia, propagación, intercambiadores naturales, características de la célula huésped, especificidad del rango del huésped para los agentes de transferencia utilizados, naturaleza del gen insertado y así sucesivamente. Es importante tener esto en cuenta para todos los posibles entornos y especies afectadas con el fin de minimizar las sorpresas que a menudo presenta la naturaleza.

 

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Sábado, febrero 26 2011 18: 19

Industria pirotécnica

Adaptado de la 3ra edición, “Enciclopedia de Salud y Seguridad Ocupacional”.

La industria pirotécnica puede definirse como la fabricación de artículos pirotécnicos (fuegos artificiales) para entretenimiento, para uso técnico y militar en señalización e iluminación, para uso como plaguicidas y para otros fines diversos. Estos artículos contienen sustancias pirotécnicas formadas por composiciones en polvo o pasta que se moldean, compactan o comprimen según las necesidades. Cuando se encienden, la energía que contienen se libera para producir efectos específicos, como iluminación, detonación, silbidos, gritos, formación de humo, combustión lenta, propulsión, ignición, cebado, disparo y desintegración. La sustancia pirotécnica más importante sigue siendo la pólvora negra (pólvora, que consiste en carbón vegetal, azufre y nitrato de potasio), que puede usarse suelta para la detonación, compactada para la propulsión o disparo, o tamponada con carbón vegetal como imprimación.

Procesos

Las materias primas utilizadas en la fabricación de pirotecnia deben ser muy puras, libres de toda impureza mecánica y (sobre todo) libres de ingredientes ácidos. Esto también se aplica a materiales auxiliares como papel, cartón y pegamento. La Tabla 1 enumera las materias primas comunes utilizadas en la fabricación de pirotecnia.

Tabla 1. Materias primas utilizadas en la fabricación de pirotecnia

Productos

Materias primas

explosivos

Nitrocelulosa (lana de colodión), fulminato de plata, polvo negro
(nitrato de potasio, azufre y carbón vegetal).

Materiales combustibles

Resina acaroide, dextrina, ácido gálico, goma arábiga, madera, carbón vegetal,
colofonia, lactosa, cloruro de polivinilo (PVC), goma laca, metilcelulosa,
sulfuro de antimonio, aluminio, magnesio, silicio, zinc,
fósforo, azufre.

Materiales oxidantes

Clorato de potasio, clorato de bario, potasio, perclorato, bario
nitrato, nitrato de potasio, nitrato de sodio, nitrato de estroncio, bario
peróxido, dióxido de plomo, óxido de cromo.

Materiales de teñido de llama

Carbonato de bario (verde), criolita (amarillo), cobre, amonio
sulfato (azul), oxalato de sodio (amarillo), carbonato de cobre (azul),
arsenito de acetato de cobre (azul), carbonato de estroncio (rojo), estroncio
oxalato (rojo). Los tintes se utilizan para producir humo de colores,
y cloruro de amonio para producir humo blanco.

Materiales inertes

Triestearato de glicerilo, parafina, tierra de diatomeas, cal, tiza.

 

Después de ser secadas, molidas y tamizadas, las materias primas se pesan y mezclan en un edificio especial. Antiguamente siempre se mezclaban a mano, pero en las plantas modernas se utilizan a menudo mezcladores mecánicos. Después de la mezcla, las sustancias deben guardarse en edificios de almacenamiento especiales para evitar acumulaciones en las salas de trabajo. Solo las cantidades requeridas para las operaciones de procesamiento reales deben tomarse de estos edificios a las salas de trabajo.

Los estuches para artículos pirotécnicos podrán ser de papel, cartón, material sintético o metal. El método de embalaje varía. Por ejemplo, para la detonación, la composición se vierte suelta en una caja y se sella, mientras que para propulsión, iluminación, gritos o silbidos se vierte suelta en la caja y luego se compacta o comprime y se sella.

Anteriormente, la compactación o compresión se hacía golpeando con un mazo en una herramienta de madera para "colocar", pero este método rara vez se emplea en las instalaciones modernas; En su lugar, se utilizan prensas hidráulicas o prensas rotativas de rombos. Las prensas hidráulicas permiten comprimir la composición simultáneamente en varios casos.

Las sustancias de iluminación a menudo se moldean cuando están húmedas para formar estrellas, que luego se secan y se colocan en estuches para cohetes, bombas, etc. Las sustancias hechas por un proceso húmedo deben secarse bien o pueden encenderse espontáneamente.

Dado que muchas sustancias pirotécnicas son difíciles de encender cuando se comprimen, los artículos pirotécnicos en cuestión están provistos de un ingrediente intermedio o cebador para asegurar la ignición; luego se sella el caso. El artículo se enciende desde el exterior mediante una mecha rápida, una mecha, un raspador o, a veces, mediante una cápsula de percusión.

Peligros

Los peligros más importantes en pirotecnia son claramente el fuego y la explosión. Debido al pequeño número de máquinas involucradas, los riesgos mecánicos son menos importantes; son similares a los de otras industrias.

La sensibilidad de la mayoría de las sustancias pirotécnicas es tal que sueltas pueden encenderse fácilmente por golpes, fricción, chispas y calor. Presentan riesgos de incendio y explosión y se consideran explosivos. Muchas sustancias pirotécnicas tienen el efecto explosivo de los explosivos ordinarios, y los trabajadores pueden quemarse la ropa o el cuerpo con las llamas.

Durante el procesamiento de sustancias tóxicas utilizadas en pirotecnia (p. ej., compuestos de plomo y bario y arsenito de acetato de cobre) puede presentarse un peligro para la salud debido a la inhalación del polvo durante el pesaje y la mezcla.

Medidas de Seguridad y Salud

En la fabricación de sustancias pirotécnicas sólo deben emplearse personas de confianza. Los jóvenes menores de 18 años no deben ser empleados. La instrucción adecuada y la supervisión de los trabajadores son necesarias.

Antes de emprender cualquier proceso de fabricación es importante conocer la sensibilidad de las sustancias pirotécnicas al rozamiento, impacto y calor, así como su acción explosiva. De estas propiedades dependerá la naturaleza del proceso de fabricación y las cantidades admisibles en las salas de trabajo y en los edificios de almacenamiento y secado.

En la fabricación de sustancias y artículos pirotécnicos deben tomarse las siguientes precauciones fundamentales:

  • Los edificios en la parte no peligrosa de la empresa (oficinas, talleres, comedores, etc.) deben ubicarse lejos de los de las áreas peligrosas.
  • Debe haber edificios de fabricación, procesamiento y almacenamiento separados para los diferentes procesos de fabricación en las áreas peligrosas y estos edificios deben estar bien separados
  • Los edificios de procesamiento deben dividirse en salas de trabajo separadas.
  • Deben limitarse las cantidades de sustancias pirotécnicas en los edificios de mezcla, procesamiento, almacenamiento y secado.
  • Se debe limitar el número de trabajadores en las diferentes salas de trabajo.

 

Se recomiendan las siguientes distancias:

  • entre edificios en las áreas peligrosas y aquellos en las áreas no peligrosas, al menos 30 m
  • entre los distintos edificios de elaboración propiamente dichos, 15 m
  • entre edificios de mezcla, secado y almacenamiento y otros edificios, de 20 a 40 m dependiendo de la construcción y el número de trabajadores afectados
  • entre diferentes naves de mezcla, secado y almacenamiento, de 15 a 20 m.

 

Las distancias entre locales de trabajo pueden reducirse en circunstancias favorables y si se construyen muros de protección entre ellos.

Deben proporcionarse edificios separados para los siguientes propósitos: almacenamiento y preparación de materias primas, mezcla, almacenamiento de composiciones, procesamiento (envasado, compactado o prensado), secado, acabado (pegado, lacado, envasado, parafinado, etc.), secado y almacenamiento del artículos terminados y almacenamiento de pólvora negra.

Las siguientes materias primas deben almacenarse en locales aislados: cloratos y percloratos, perclorato de amonio; nitratos, peróxidos y otras sustancias oxidantes; metales ligeros; sustancias combustibles; líquidos inflamables; fósforo rojo; nitrocelulosa. La nitrocelulosa debe mantenerse húmeda. Los polvos metálicos deben protegerse contra la humedad, los aceites grasos y la grasa. Los oxidantes deben almacenarse separados de otros materiales.

Diseño de los edificios

Para la mezcla, los edificios del tipo de venteo de explosiones (tres paredes resistentes, techo resistente y una pared de venteo de láminas de plástico) son los más adecuados. Se recomienda una pared de protección frente a la pared de venteo de explosiones. Las salas de mezcla de sustancias que contienen cloratos no deben utilizarse para sustancias que contienen metales o sulfuro de antimonio.

Para el secado, han resultado satisfactorios los edificios con un área de venteo de explosión y los edificios cubiertos de tierra y provistos de una pared de venteo de explosión. Deben estar rodeados por un terraplén. En los secaderos se aconseja una temperatura ambiente controlada de 50 ºC.

En los edificios de procesamiento, debe haber salas separadas para: llenado; comprimir o compactar; cortando, “asfixiando” y cerrando los casos; lacado de sustancias pirotécnicas conformadas y comprimidas; cebado de sustancias pirotécnicas; almacenamiento de sustancias pirotécnicas y productos intermedios; embalaje; y almacenamiento de sustancias envasadas. Se ha encontrado que lo mejor es una fila de edificios con áreas de venteo de explosiones. La resistencia de las paredes intermedias debe adecuarse a la naturaleza y cantidad de las sustancias manipuladas.

Las siguientes son reglas básicas para edificios en los que se usan o están presentes materiales potencialmente explosivos:

  • Los edificios deben ser de una sola planta y no tener sótano.
  • Las superficies de los techos deben brindar suficiente protección contra la propagación del fuego.
  • Las paredes de las habitaciones deben ser lisas y lavables.
  • Los pisos deben tener una superficie nivelada y lisa sin espacios. Deben ser de material blando como xilolito, asfalto libre de arena y materiales sintéticos. No se deben usar pisos de madera ordinarios. Los pisos de las salas peligrosas deben ser conductores de electricidad y los trabajadores que se encuentran en ellos deben usar zapatos con suelas conductoras de electricidad.
  • Las puertas y ventanas de todos los edificios deben abrir hacia el exterior. Durante las horas de trabajo, las puertas no deben cerrarse con llave.
  • No se permite la calefacción de edificios mediante fuegos abiertos. Para calentar edificios peligrosos, solo se deben usar sistemas eléctricos de agua caliente, vapor a baja presión o herméticos al polvo. Los radiadores deben ser lisos y fáciles de limpiar por todos lados: no se deben utilizar radiadores con tubos con aletas. Se recomienda una temperatura de 115 ºC para calentar superficies y tuberías.
  • Los bancos de trabajo y los estantes deben estar hechos de material resistente al fuego o de madera dura.
  • Las salas de trabajo, almacenamiento y secado y su equipo deben limpiarse regularmente con un paño húmedo.
  • Los lugares de trabajo, las entradas y las vías de escape deben planificarse de tal manera que las habitaciones puedan evacuarse rápidamente.
  • En la medida de lo posible, los lugares de trabajo deberían estar separados por paredes protectoras.
  • Las existencias necesarias deben almacenarse de forma segura.
  • Todos los edificios deben estar equipados con pararrayos.
  • Se debe prohibir fumar, hacer llamas abiertas y llevar fósforos y encendedores dentro de las instalaciones.

 

Equipos

Las prensas mecánicas deben tener pantallas o paredes protectoras para que, en caso de incendio, los trabajadores no corran peligro y el fuego no se propague a los lugares de trabajo vecinos. Si se manipulan grandes cantidades de materiales, las prensas deben estar en salas aisladas y operarse desde el exterior. Ninguna persona debe permanecer en la sala de prensa.

Los dispositivos de extinción de incendios deberían estar provistos en cantidad suficiente, marcados de manera visible y controlados a intervalos regulares. Deben adaptarse a la naturaleza de los materiales presentes. Los extintores de incendios de clase D deben usarse con polvo de metal en llamas, no con agua, espuma, productos químicos secos o dióxido de carbono. Se recomiendan duchas, mantas de lana y mantas ignífugas para extinguir la ropa en llamas.

Las personas que entren en contacto con sustancias pirotécnicas o que puedan verse amenazadas por láminas de llamas deben llevar ropa protectora adecuada resistente al fuego y al calor. La ropa debe ser desempolvada diariamente en un lugar designado con el fin de eliminar cualquier contaminante.

Se deben tomar medidas en la empresa para proporcionar primeros auxilios en caso de accidentes.

Materiales

Los materiales de desecho peligrosos con diferentes propiedades deben recolectarse por separado. Los contenedores de residuos deben vaciarse diariamente. Hasta que se destruyan, los residuos recogidos deben guardarse en un lugar protegido a una distancia mínima de 15 m de cualquier edificio. Por regla general, los productos defectuosos y los productos intermedios deben tratarse como residuos. Solo deben reprocesarse si hacerlo no crea ningún riesgo.

Cuando se procesen materiales nocivos para la salud, se debe evitar el contacto directo con ellos. Los gases, vapores y polvos nocivos deben eliminarse de manera efectiva y segura. Si los sistemas de escape son inadecuados, se debe usar equipo de protección respiratoria. Se debe proporcionar ropa de protección adecuada.

 

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