Ejemplos de operaciones de procesamiento químico

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Ejemplos de operaciones de procesamiento químico

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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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

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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

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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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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

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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