Cuando se trabaja en una atmósfera contaminada, para evitar la inhalación de sustancias tóxicas en estado gaseoso en el cuerpo, a menudo se utilizan medios filtrantes ligeros, cómodos y económicos de protección respiratoria personal RPE ( respiradores , máscaras antigás ). Proporcionan a los trabajadores aire respirable al purificar el aire circundante en filtros de máscara de gas. La vida útil de estos filtros es limitada y depende de las condiciones de uso [1] : la composición química y la concentración de gases contaminantes en el aire; temperatura y humedad [2] del aire; consumo de aire (gravedad del trabajo realizado); y propiedades del filtro y del adsorbente. En la práctica, puede variar en un rango muy amplio, desde varios minutos hasta decenas y cientos de horas. Para mantener la salud de los trabajadores, los filtros deben reemplazarse de manera oportuna. Hay varias formas de determinar cuándo reemplazar los filtros [3] .
Durante mucho tiempo, la reacción de los órganos de los sentidos del trabajador se utilizó para reemplazar los filtros: había un olor debajo de la máscara [4] , irritación de las membranas mucosas de los órganos respiratorios, ojos: es hora de cambiar los filtros (y no había otras formas [5] ). Pero este método se usó con limitaciones: no todos los gases tienen olor y otras propiedades de "advertencia" en concentraciones peligrosas. El desarrollo posterior de la ciencia ha demostrado que incluso aquellos gases que (como se creía) tienen buenas propiedades de advertencia, este es un método poco confiable. Resultó que en un grupo de personas, debido a las características individuales del cuerpo, hay trabajadores con sensibilidad reducida, y reemplazan los filtros con retraso. Dichos trabajadores, para algunos gases, pueden constituir una proporción considerable de su número total. Por lo tanto, desde 1998 en los Estados Unidos, el reemplazo de filtros según la reacción subjetiva de los órganos de los sentidos ha sido prohibido por completo [6] . Ahora bien, debido al ínfimo número de gases para los que existen filtros con indicadores que alertan al trabajador del final de su vida útil , [7] [8] la sustitución programada (en función de la vida útil medida o calculada) se ha convertido en el principal método [9] [ 10] .
Posteriormente, el mismo enfoque comenzó a utilizarse en Australia, la Unión Europea y otros países desarrollados. En la Federación Rusa, durante los exámenes médicos preliminares y periódicos de los trabajadores que usan RPE con máscaras faciales completas con vidrio panorámico, no se verifica su capacidad para detectar la terminación de la purificación del aire por el filtro; y cuando se utilizan EPR con medias máscaras para la protección contra gases, no se realizan exámenes médicos [11] (a diferencia de los EE. UU.).
Como principal forma de determinar la necesidad de reemplazar los filtros, el catálogo soviético [12] recomendaba utilizar tablas con valores de vida útil para filtros de todo tipo (para una variedad de concentraciones de decenas de gases nocivos).
Algunos gases nocivos pueden ser absorbidos por adsorbentes , generalmente materiales sólidos con un área de superficie específica grande (por ejemplo, carbón activado ) [13] . Por lo general, tales adsorbentes se preparan en forma de gránulos y se llenan con una carcasa de filtro. Cuando el aire contaminado pasa a través del filtro, el adsorbente absorbe selectivamente las sustancias nocivas y las mantiene en su superficie. A medida que el adsorbente se satura, pierde su capacidad de retener gases y el aire contaminado comienza a pasar a través del filtro. Con el funcionamiento prolongado del filtro, la concentración de sustancias nocivas en el aire purificado aumenta y puede superar el MPC . Por lo tanto, la vida útil de los filtros de gas adsorbente es limitada. La unión de gases en la superficie del sorbente es un proceso reversible y, bajo ciertas condiciones, puede ocurrir la desorción: la liberación de gases unidos en el aire limpio. La capacidad de un adsorbente para unir varios gases depende de las propiedades químicas de los gases, la temperatura y otros factores. Para una mejor absorción de algunos gases nocivos, se agregan sustancias al filtro que forman enlaces más fuertes con estos gases. Entonces, la adición de yodo mejora la absorción de mercurio , sales metálicas - amoníaco , óxidos metálicos - gases ácidos [14] .
| sustancia nociva | Aditivo |
|---|---|
| Fosgeno , cloro , arsina | sales de cobre / plata |
| Sulfuro de hidrógeno , mercaptanos | oxido de hierro |
| aldehídos | Óxido de manganeso (IV) |
| Amoníaco | Ácido fosfórico |
| Gases ácidos, disulfuro de carbono | Carbonato de potasio |
| Sulfuro de hidrógeno , fosfina , mercurio , arsina , yoduro de metilo radiactivo | Yoduro de potasio |
| sulfuro de hidrógeno | Permanganato de potasio |
| Arsina , fosfina | Plata |
| Mercurio | Azufre |
| Amoniaco , aminas , mercurio | Ácido sulfurico |
| Yoduro de metilo radiactivo | Trietilendiamina (TEDA) |
| Cianuro de hidrógeno | óxido de zinc |
Algunas sustancias nocivas pueden retenerse debido a la formación de enlaces químicos con la superficie del adsorbente. Por ejemplo, se describe la capacidad de las sales de cobre para formar compuestos complejos con amoníaco [13] . La unión química de sustancias nocivas es más fuerte y, por regla general, irreversible. Esto permite que el filtro de gas se use repetidamente siempre que haya suficiente absorbente sin usar en él. La vida útil de dichos filtros es limitada.
Algunas sustancias tóxicas pueden volverse inofensivas por transformación química. Para ello se utilizan diversos catalizadores, sustancias que no se consumen durante una reacción química. Por ejemplo, la hopcalita se puede usar para oxidar el monóxido de carbono tóxico a dióxido de carbono inofensivo . La eficiencia de este catalizador se reduce en gran medida a alta humedad. Por lo tanto, para que el filtro funcione correctamente, se instala un secador adicional frente al catalizador. Cuando el secador está saturado con vapor de agua, la eficiencia del catalizador disminuye significativamente y el filtro comienza a pasar monóxido de carbono . La vida útil de estos filtros de máscara antigás es limitada.
La descomposición catalítica también puede ocurrir cuando se usa PPE filtrante para proteger contra el níquel o el carbonilo de hierro. Posibles opciones de oxidación con oxígeno atmosférico:
2 Ni(CO) 4 + O 2 → 2 NiO + 8 CO
Ni(CO) 4 + O 2 → NiO + 3 CO + CO 2
4 Fe(CO) 5 + 3 O 2 → 2 Fe 2 O 3 + 20 CO
La purificación del aire con filtros sorbentes debido a la adsorción está muy extendida, pero en algunos casos el uso de dichos filtros dificulta la desorción. Si la vida útil del filtro es larga durante el uso continuo, esto no siempre significa que se pueda usar durante mucho tiempo si se planea usarlo de manera intermitente. Cuando se usa por primera vez, las capas absorbentes ubicadas en la entrada de aire contaminado acumulan moléculas de gases tóxicos. Durante el almacenamiento (por ejemplo, durante el sábado y el domingo), si el sorbente retiene mal las moléculas, pueden moverse hacia la salida del aire purificado. Luego, al comienzo de la aplicación por segunda vez, incluso en una atmósfera no contaminada, la concentración de gases tóxicos en el aire “limpiado” puede exceder la CAM.
Si el aire está contaminado con dos o más gases, sus moléculas se impiden ocupar lugares en la superficie y en los poros del carbón activado. Las moléculas peor retenidas son desplazadas por otras. Como resultado, después de que el sorbente se satura con una sustancia menos retenida, deja de purificar el aire (por ejemplo, con la captura simultánea, el sulfuro de hidrógeno es desplazado por el disulfuro de carbono [17] ). Pero en este momento, las moléculas ya capturadas son desplazadas del adsorbente hacia el aire por moléculas de sustancias mejor retenidas. Entran en la corriente de aire, que ya ha dejado de limpiarse de esta sustancia (pobremente retenida), y la concentración de dicha sustancia en el aire que ha pasado por el filtro puede exceder la concentración en el aire no purificado. La figura muestra cómo el desplazamiento de las moléculas de acetona por las moléculas de estireno conduce al hecho de que (cuando se usa el filtro durante un tiempo suficientemente largo) la concentración de acetona en el aire purificado puede exceder 3 veces la concentración en el aire no purificado.
En algunos casos, la sustancia que desplaza las moléculas de una sustancia tóxica hacia el interior de la máscara puede ser el vapor de agua, que siempre está presente en el aire [18] .
Los filtros de gas que brindan protección contra una combinación de diferentes gases contienen los absorbentes necesarios para atrapar estos gases y están sujetos a todas las restricciones pertinentes.
Dependiendo de los gases nocivos, los filtros de máscara antigás utilizados y la organización del uso de respiradores, se han utilizado y se utilizan varios métodos para reemplazar los filtros.
Históricamente, los EPR con filtro de gas se generalizaron después de la introducción de las armas químicas . La ausencia total de dispositivos para la detección de gases, el uso de nuevos agentes de guerra química y el hecho de que si en un grupo de personas con diferentes sensibilidades del órgano olfativo basta con que el gas sea detectado por una sola persona, llevó a la uso de la reacción subjetiva de los sentidos para determinar la vida útil del filtro. Pero incluso en esta situación, se tuvieron en cuenta diferentes sensibilidades individuales. Entonces, en el ejército francés, los soldados con buen sentido del olfato fueron seleccionados como "observadores Z" (para detectar el comienzo de un ataque con gas) [19] . Posteriormente, este enfoque se usó ampliamente en la industria para reemplazar los filtros [20] . Sin embargo, las condiciones eran notablemente diferentes de las militares: la buena sensibilidad de los órganos olfativos de un trabajador (que usaba una máscara antigás) no podía ayudar a otro, con peor sensibilidad, a detectar el final de la vida útil. Pero el bajo nivel de desarrollo de la ciencia y la tecnología dificultó el desarrollo de métodos más seguros para reemplazar los filtros.
A medida que se satura el sorbente, el absorbente químico (o desecante, cuando se usan catalizadores), la concentración de gases nocivos en el aire purificado aumenta gradualmente. Si un trabajador siente un olor característico, sabor, irritación del sistema respiratorio, etc. (hasta mareos, dolor de cabeza y otros posibles deterioros en el bienestar, incluida la pérdida del conocimiento), entonces dichos signos (llamados "propiedades de advertencia" en UU . [21 ] ) indican la necesidad de abandonar la zona contaminada y sustituir el filtro por uno nuevo. Además, estos signos pueden indicar un ajuste flojo de la máscara a la cara. Históricamente, este método de reemplazo es el más antiguo.
Si los gases nocivos en concentraciones por debajo del MPC tienen propiedades de advertencia, el reemplazo de los filtros, por regla general, se realizará de manera oportuna. El uso de este método no requiere el uso de filtros especiales (más costosos) y equipos adicionales; los filtros se reemplazan si es necesario, ya que la capacidad de absorción de los filtros se consume, sin ningún cálculo. La capacidad de absorción del filtro se utiliza por completo en el momento del reemplazo (lo que reduce el costo de la protección respiratoria).
La desventaja de este método es que muchos gases nocivos no tienen propiedades de advertencia. Por ejemplo, el Manual 3M [22] enumera más de 500 gases nocivos, de los cuales 62 no tienen propiedades de advertencia, y otros 113 gases nocivos están etiquetados como sustancias para las que no se sabe si tienen propiedades de advertencia. Por lo tanto, en varios casos, reemplazar los filtros cuando aparece un olor debajo de la máscara provocará el envenenamiento de los trabajadores con aire contaminado por encima del MPC de sustancias nocivas. La tabla muestra a qué concentración (expresada en MPC ) las personas en promedio reaccionan al olor de varios gases nocivos:
Tabla 1. Algunas sustancias nocivas con malas propiedades de advertencia [22] :
| Título (CAS) | Desplazamiento medio MPC RH , ppm (mg/m³) | La concentración a la que el 50% de las personas comienzan a oler, MPC |
|---|---|---|
| Óxido de etileno (75-21-8) | 1 (1,8) | 851 |
| Arsín (7784-42-1) | 0,05 (0,2) | más de 200 |
| Pentaborano (19624-22-7) | 0,005 (0,013) | 194 |
| Dióxido de cloro (10049-04-4) | 0,1 (0,3) | 92.4 |
| Isocianato de metileno bifenilo (101-68-8) | 0,005 (0,051) | 77 |
| Éter diglicidílico (2238-07-5) | 0,1 (0,53) | 46 |
| Cloruro de vinilideno (75-35-4) | 1 (4,33) | 35.5 |
| Tolueno-2,6-diisocianato (91-08-7) | 0,005 (0,036) | 34 |
| Diborano (19287-45-7) | 0,1 (0,1) | 18-35 |
| Diziano (460-19-5) | 10 (21) | 23 |
| Óxido de propileno (75-56-9) | 2 (4,75) | dieciséis |
| 2-cianoacrilato de metilo (137-05-3) | 0.2 (1) | diez |
| Tetróxido de osmio (20816-12-0) | 0,0002 (0,0016) | diez |
| Benceno (71-43-2) | 1 (3,5) | 8.5 |
| 1,2-epoxi-3-iso-propoxipropano (4016-14-2) | 50 (238) | 6 |
| Seleniuro de hidrógeno (7783-07-5) | 0,05 (0,2) | 6 |
| Ácido fórmico (64-18-6) | 5(9) | 5.6 |
| Fosgeno (75-44-5) | 0,1 (0,4) | 5.5 |
| Metilciclohexanol (25639-42-3) | 50 (234) | 5 |
| 1-(1,1-dimetiletil)-4-metilbenceno (98-51-1) | 1 (6.1) | 5 |
| Fluoruro de perclorilo (7616-94-6) | 3 (13) | 3.6 |
| Cloruro de cianógeno ( 506-77-4 ) | 0,3 (0,75) [23] | 3.2 |
| Anhídrido maleico (108-31-6) | 0,1 (0,4) | 3.18 |
| Hexaclorociclopentadieno (77-47-4) | 0,01 (0,11) | 3 |
| 1,1-dicloroetano (75-34-3) | 100 (400) | 2.5 |
| Clorobrometano (74-97-5) | 200 (1050) | 2 |
| Nitrato de N-propilo (627-13-4) | 25 (107) | 2 |
| Difluoruro de oxígeno (7783-41-7) | 0,05 (0,1) | 1.9 |
| Metilciclohexano (108-87-2) | 400 (1610) | 1.4 |
| Cloroformo (67-66-3) | 10 (49) | 1.17 |
La Lista [24] proporciona una lista no exhaustiva de gases nocivos que no tienen propiedades de advertencia o son deficientes, mientras que la Lista [25] enumera gases para los que no se ha establecido si tienen propiedades de advertencia o no. Es obvio que si el umbral de percepción del olor a pentaborano es de 194 MPC, entonces, con una contaminación del aire de 10 MPC, en principio es imposible reemplazar los filtros cuando aparece un olor debajo de la máscara.
La práctica muestra que incluso en los casos en que los gases tienen propiedades de advertencia, no siempre se produce el reemplazo oportuno de los filtros, ya que el umbral de sensibilidad a varios olores varía de persona a persona. Un libro de texto sobre protección respiratoria en la industria [26] menciona un estudio [27] que muestra que, en promedio, el 95% de un grupo de personas puede tener un umbral individual de sensibilidad olfativa en el rango de 1/16 a 16 de la valor promedio. Esto significa que el 2,5% de las personas no podrá oler a una concentración 16 veces superior al umbral medio de percepción del olor. En diferentes personas, el valor del umbral de sensibilidad puede variar en dos órdenes de magnitud. Es decir, la mitad de las personas no olerán a una concentración igual al umbral de sensibilidad promedio, y el 15% de las personas no olerán a una concentración 4 veces el umbral de sensibilidad . La capacidad de las personas para oler depende en gran medida de la atención que le presten. La sensibilidad a los olores puede disminuir, por ejemplo, con resfriados y otras enfermedades. La capacidad de las personas para detectar el olor también depende del trabajo que realizan: si requiere concentración, las personas no reaccionan al olor. Con la exposición prolongada a gases nocivos de baja concentración, puede ocurrir "adicción", reduciendo la sensibilidad. En todos estos casos, la inhalación de aire que supere el MPC de sustancias nocivas puede pasar desapercibida.
Por lo tanto, de acuerdo con los requisitos de la nueva norma de seguridad ocupacional de 1997 de la OSHA Occupational Safety and Health Administration , el uso de este método para reemplazar los filtros de las máscaras antigás estaba completamente prohibido en los EE . UU. [21] .
Al revisar los filtros de gas que fueron reemplazados "en apariencia de olor" (en Irán), resultó que 7 de cada 10 dejaron de proteger a los trabajadores [28] .
Los filtros catalizados con hopcalita se utilizan a menudo para la protección contra el monóxido de carbono . Cuando se usa, el catalizador no se consume, pero sus propiedades protectoras se debilitan considerablemente con el aumento de la humedad del aire. Para evitar esto, se instala un deshumidificador en dichos filtros. Cuando el secador está saturado, el peso del filtro aumenta notablemente. Esta función se utilizó para determinar la reutilización del filtro de la máscara de gas. Por ejemplo, en el álbum “Equipo de protección respiratoria individual” [29] , se describen filtros de máscara antigás de la marca “CO”, que deberían haber sido reemplazados con un aumento de peso (en relación al inicial) de 50 gramos.
El álbum mencionado [29] y el catálogo “Máscaras antigás industriales y respiradores” [12] describen cajas de máscaras antigás soviéticas de la marca “G”, diseñadas para proteger contra el mercurio. Su vida útil estaba limitada a 100 horas de uso (caja sin filtro de partículas) o 60 horas de uso (caja con filtro de partículas), tras las cuales había que sustituir el filtro por uno nuevo.
En la edición en inglés de Respiratory Protection. Principios y aplicaciones” [30] y el artículo “Una prueba no destructiva de filtros de vapor” [31] describen un método para la determinación no destructiva de la vida útil restante de filtros de gas nuevos y usados. Para ello, se hace pasar aire contaminado por el filtro y se mide la concentración de contaminantes en el aire depurado. La medición precisa de la concentración de contaminantes en el aire purificado le permite estimar la cantidad de sorbente no utilizado. Para reducir el efecto de las pruebas en la vida útil, se utiliza un suministro de aire contaminado a corto plazo. La disminución de la capacidad de sorción como resultado de las pruebas es de aproximadamente el 0,5 % de la capacidad de sorción de un filtro nuevo. El método también se utilizó para el control de calidad del 100 % de los filtros fabricados por la empresa inglesa Martindale Protection Co (se inyectaron 10 microlitros de 1-bromobutano en la corriente de aire) y para probar los filtros entregados a los trabajadores de Waring Ltd y Rentokil Ltd. El método fue utilizado por el Establecimiento de Defensa Química a principios de la década de 1970. Se emitió una patente para este método de verificación [32] .
El catálogo “Equipo de protección personal para trabajadores del transporte ferroviario” [33] describe brevemente dos métodos para evaluar objetivamente el grado de saturación del adsorbente de un filtro de máscara antigás. El autor de la sección "Universal RPE" T. S. Tikhova recomendó el uso de métodos espectrales y microquímicos. El método espectral se basa en determinar la presencia de una sustancia nociva en la caja de una máscara de gas tomando muestras y luego analizándolas en un steeloscopio. El método microquímico se basa en la determinación capa a capa de la presencia de una sustancia nociva en la carga de la máscara antigás mediante la toma de muestra con su posterior análisis por método químico.
Para las sustancias más tóxicas, además del método de fijación del tiempo de uso del filtro, se recomendó utilizar el método espectral (arsénico y fósforo, hidrógeno, fosgeno, flúor, compuestos organoclorados, compuestos organometálicos y métodos microquímicos (ácido cianhídrico , cianógeno).
Desafortunadamente, en ambos casos no se describe cómo retirar la muestra de carga de la carcasa del filtro (por lo general, no se desmontan), y si será posible usar el filtro después si el análisis muestra que contiene una cantidad suficientemente grande. de sorbente no saturado.
El estándar de salud y seguridad de EE. UU. para esta sustancia peligrosa ( 29 CFR 1910.1051 ) brinda orientación específica sobre los intervalos de reemplazo de los filtros de gas ( selección de respiradores 1910.1051(h)(3)(i) ) en función del cumplimiento de los requisitos mínimos y las condiciones esperadas para el uso de respiradores para la protección contra el 1,3-butadieno .
| Concentración de una sustancia nociva | Intervalo de cambio de filtro |
|---|---|
| hasta 5MPC | cada 4 horas |
| hasta 10 MPC | cada 3 horas |
| hasta 25 MPC | cada 2 horas |
| hasta 50MPC | cada hora |
| Más de 50 MPC | El empresario está obligado a utilizar únicamente RPE aislantes - suficientemente eficaces |
Si la empresa tiene un laboratorio que le permite simular el uso de filtros en condiciones de producción (pasando a través de ellos aire contaminado de la misma manera que el aire en las salas de producción), entonces puede establecer experimentalmente la vida útil del filtro. Este método es especialmente efectivo cuando el aire está contaminado con una mezcla de varios gases y/o vapores que afectan de diferentes maneras a su absorción por el filtro (hace relativamente poco tiempo que se ha desarrollado un modelo matemático de la interacción de diferentes gases durante su filtración). Sin embargo, esto requiere información precisa sobre la contaminación del aire, y esto generalmente no es consistente.
Otra opción para usar pruebas de laboratorio es verificar la vida útil restante de los filtros ya usados. Si es grande, dichos filtros en tales condiciones se pueden usar por más tiempo (en algunos casos repetidamente). En este caso, no se requiere información precisa sobre la composición química y la concentración de los contaminantes. La información obtenida sobre la vida útil de los filtros le permite programar su reemplazo. La desventaja de este método es que dichas pruebas pueden requerir el uso de equipos complejos y costosos que requieren un mantenimiento calificado, lo que no siempre es posible. Según una encuesta [34] , en 2001 en los Estados Unidos, alrededor del 5% de todas las empresas llevaron a cabo el reemplazo de filtros de máscaras de gas según los resultados de las pruebas de laboratorio.
Pruebas de producción de filtrosSi la concentración de contaminantes no es constante y no existe la posibilidad (equipo, personal calificado) de probar los filtros en condiciones de laboratorio que simulen la producción, puede verificar si los filtros se reemplazan a tiempo . Para ello, es posible determinar la contaminación del aire limpiado por el filtro en el momento en que finaliza, o está próximo a finalizar, el período de uso del filtro en el lugar de trabajo. Si una serie de tales mediciones muestra que la contaminación del aire purificado no excede el nivel permitido, entonces con una alta probabilidad podemos asumir que los filtros no se reemplazan tarde. Este método de verificación se puede utilizar para controlar la calidad del programa de protección respiratoria (la parte del mismo donde se determina el procedimiento de reemplazo del filtro). Otra ventaja del método es que le permite tener en cuenta las condiciones de uso; por ejemplo, con alta humedad, los programas de computadora (descritos en la siguiente sección) hasta ahora (2019) no siempre le permiten predecir con precisión el tiempo. de acción protectora.
Para utilizar este método, puede, por ejemplo, pedirle al trabajador que abandone la atmósfera contaminada; quitar uno de los filtros; instale una camiseta en la máscara y un filtro en la camiseta; y conecte una manguera de muestreo a la T. Después de que el empleado ingresa a la atmósfera contaminada, se toman muestras de aire del tee. Esto le permite obtener una muestra que ha pasado el filtro (pero no de la máscara; la válvula de inhalación no permitirá que entre aire en el tee). El aire muestreado se puede pasar a través de un tubo indicador adecuado , que le permitirá determinar la concentración de una sustancia nociva en el aire purificado. Como un te, puede usar un accesorio estándar para probar las propiedades aislantes de la máscara [10] .
Los especialistas iraníes en seguridad laboral utilizaron este método en una fábrica de pintura y descubrieron que, en la mayoría de los casos, los filtros se cambiaban demasiado tarde. Después de ajustar el programa de cambio de filtros, este método mostró que los filtros siempre se cambiaban a tiempo [35] .
Este método no le permite determinar el tiempo de la acción protectora antes del uso de RPE. En los países desarrollados, desde la década de 1970, se han realizado estudios científicos para determinar si es posible calcular la vida útil del filtro de máscara de gas de un respirador si se conocen las condiciones de su uso. Esto permite que los filtros se reemplacen de manera oportuna sin el uso de equipos complejos y costosos, si se conoce la contaminación del aire.
Software informático para calcular la vida útil del filtro
En EE. UU., desde la década de 1980, Jerry Wood , especialista del Laboratorio Nacional de Los Álamos , se dedica a la investigación científica en el campo de la modelización matemática de la vida útil de los filtros de las máscaras antigás [36] [37] [38] [ 39] [40] [41] [42] ; y otros investigadores [43] . Usando la isoterma de adsorción de Dubinin -Radushkevich [44] , Wood desarrolló y mejoró durante mucho tiempo un modelo matemático y un software, que ahora permite calcular no solo la vida útil de los filtros (con propiedades conocidas del adsorbente, su cantidad y forma geométrica de el filtro) cuando se exponen a cualquiera de las sustancias, pero también cuando se exponen a mezclas (cuando algunos gases interfieren en la captura de otros) a diferentes temperaturas, humedad y flujo de aire. Ahora , la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional (OSHA) ha traducido su desarrollo en el programa Advisor Genius [45] . El programa tiene en cuenta las propiedades del adsorbente, la geometría del filtro y las condiciones de su uso.
Los trabajos publicados de Jerry Wood se convirtieron en la base, la base, para la gran mayoría de los programas ofrecidos a los consumidores por los fabricantes de RPE [46] .
Para el año 2000, los principales fabricantes del mundo ofrecieron a los consumidores una serie de programas que permiten realizar dichos cálculos para una cantidad diferente de gases nocivos:
Tabla 2. Programas informáticos (2000) para determinar la vida útil de los filtros de gas [47] , fuente original [46] .
| Programas informáticos (2000) para determinar la vida útil de los filtros de gas. | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Fabricante de EPP - nombre del programa | Número de gases (2000) | tipos de gases | Rango de temperatura °С | Humedad relativa % | Caudal de aire l/min |
| Seguridad AO - Merlín [48] | 227 | orgánicos e inorgánicos | 0-50 | <50, 50-65, 65-80, 80-90 | trabajo ligero, medio y duro |
| 3M - Vida útil de 3M [49] | 405 (en 2013 - más de 900) | orgánicos e inorgánicos | 0, 10, 20, 30, 40, 50 | <65, >65 | 20, 40, 60 |
| MSA - Calculadora de vida útil del cartucho [50] | 169 | orgánicos e inorgánicos | elegido libremente | 0 - 100 | 30, 60, 85 |
| Norte ezGuidev. 1.0 [51] | 176 | orgánicos e inorgánicos | elegido libremente | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
| Vida del carro de supervivencia [52] | 189 | orgánicos e inorgánicos | -7 a +70 | <65, 66-80, >80 | 30, 50, 70 |
En 2013, el programa 3M [49] ya permitía calcular la vida útil del filtro para más de 900 gases nocivos y sus combinaciones, cientos de gases y sus combinaciones podían ser tenidos en cuenta por el programa MSA [50] . Ambos programas tienen en cuenta la concentración de gases nocivos y el consumo de aire (la severidad del trabajo realizado: ligero, medio o pesado), así como otros parámetros. Drager ha desarrollado una gran base de datos de productos químicos peligrosos llamada VOICE (se requiere registro). Esta base de datos (versión de EE. UU.) contiene el programa de cálculo de la vida útil del filtro End-of-ServiceLife Calculator , que tiene en cuenta la concentración de aire contaminado y el avance deseado (en aire purificado); temperatura, presión y humedad; permite elegir la intensidad de trabajo entre 7 posibles y recomienda el uso de máscaras faciales completas en caso de alta contaminación del aire [53] .
El programa para RPE con suministro de aire forzado a la parte delantera fue desarrollado por Bullard [54] .
Efectos de la temperatura, la humedad, el flujo de aire y la concentración de gas en la vida útil del filtroScott ha desarrollado un programa [55] que funciona a temperaturas de −10 a +40 °C, humedad relativa del 3 al 95 %, flujo de aire de 20 a 80 l/min y tiene en cuenta más de 300 sustancias nocivas, como así como sus combinaciones. A continuación se muestran ejemplos de cómo calcular el efecto sobre la vida útil de un filtro de máscara de gas Scott (742 OV - compuestos orgánicos) de temperatura y humedad (izquierda), concentración de aire y caudal (derecha) cuando se exponen a varias sustancias y una presión de 1 Cajero automático.
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Se puede ver que un aumento en la humedad y/o temperatura, así como un aumento en la concentración y/o flujo de aire, reducirá la vida útil del filtro. Al filtrar gases solubles en agua, la vida útil depende ligeramente de la humedad relativa del aire.
La ventaja de este método de reemplazo de filtros es que permite el uso de filtros convencionales y, en presencia de datos iniciales precisos (condiciones de aplicación, propiedades absorbentes, geometría del filtro), pueden reemplazarse a tiempo. Sin embargo, la contaminación del aire suele ser variable y la naturaleza del trabajo realizado no siempre es estable (es decir, el flujo de aire cambia), por lo tanto, para proteger de manera confiable a los trabajadores, se recomienda tomar valores cercanos a los peores posibles en calculos Al mismo tiempo, los filtros que funcionaron en las mejores condiciones serán reemplazados prematuramente. Esta es una desventaja significativa de esta técnica.
Influencia de la composición química de la contaminación del aire en la vida útil de los filtrosSobre la base de los resultados de las pruebas del impacto de diversas sustancias de diversas concentraciones en el filtro, se compilan tablas con la vida útil del filtro en tales condiciones [56] .
En la URSS, en 1974, se publicó un catálogo [57] (y se volvió a publicar en 1982 [12] ), que proporcionaba información sobre la vida útil de los filtros soviéticos estándar cuando se exponen a 63 gases nocivos en concentraciones de 5, 15, 100 y incluso 1000 MPC. A continuación se muestra una parte de los datos de este catálogo para la caja de gas "A" con filtro antiaerosoles. No se dispone de información sobre el flujo de aire, la temperatura y la humedad. La vida útil de un filtro de máscara de gas depende en gran medida del gas nocivo.
| Sustancia | Concentración | ||
|---|---|---|---|
| 5 MPC | 15 MPC | 100 MPC | |
| Anilina | 90 horas | 40 horas | 10 horas |
| Acetona | 20 horas | 6 horas | 1 hora |
| xilidina | 40 horas | 20 horas | 5:00 |
| xileno | 50 horas | 20 horas | 4 horas |
| disulfuro de carbono | 40 horas | 20 horas | 5:00 |
| pentaclorofenol | 75 horas | 25 horas | 3 horas |
| furfural | 180 horas | 90 horas | 18 horas |
| cloroetano | 30 horas | 8 en punto | 1,5 horas |
No hay información sobre trabajos posteriores en esta dirección después de 1982. Los datos de estos catálogos se incluyeron más tarde en el Manual de equipo de protección personal [58] .
La precisión del cálculo del tiempo de acción protectora de los filtros de máscara de gas utilizando programas y su aplicaciónEl sitio web de OSHA proporciona tablas de valores estándar de vida útil del filtro (es decir, un filtro que cumple con los requisitos mínimos para la certificación) para la exposición a varias docenas de sustancias nocivas diferentes en diferentes concentraciones, lo que le permite determinar aproximadamente la vida útil. También proporciona información de que la precisión de estos valores (calculados utilizando el programa de Jerry Wood) está en buena concordancia con los resultados de las mediciones (experimentales) para diferentes sustancias nocivas y diferentes condiciones de uso. Sin embargo, la comparación se realizó para el caso de una humedad del aire moderada.
Según los datos de 2004 [59] , la entrada de humedad en la superficie del carbón activado y el llenado de los poros del sorbente con agua pueden reducir significativamente la vida útil del filtro, según la sustancia nociva que capture. Además, el cálculo de esta influencia era (en el momento de la preparación del documento) imposible. Jerry Wood tuvo esto en cuenta [39] [41] al mejorar su programa. Quizás sus mejoras se incluyeron en el programa 3M. En cualquier caso, el artículo [60] comparaba el tiempo calculado y medido de la acción protectora para los casos en que el filtro estaba expuesto a 6 sustancias orgánicas de diferentes clases: heptano (alcanos), metilisobutilcetona (cetonas), tolueno (compuestos aromáticos ), tetracloroetileno (alcano halogenado), acetato de n -butilo (éster) y sec-butanol (alcoholes). A una humedad relativa del 50%, la diferencia nunca superó el 30% y para algunas sustancias fue insignificante. Pero con un aumento de la humedad (verificamos el heptano, el tolueno y la metilisobutilcetona) hasta un 70% para el heptano y el tolueno, la vida útil calculada se redujo (el programa tuvo en cuenta el aumento de la humedad) y resultó ser la mitad del real. Y para la metilisobutilcetona, con un aumento de la humedad al 85%, la vida útil calculada se redujo 11 veces y, al mismo tiempo, se volvió 3 veces menor que la real. Por lo tanto, la consideración de todos los factores que afectan la vida útil aún no se ha logrado en el programa 3M.
En un esfuerzo por mejorar la protección de los trabajadores contra los gases tóxicos, los expertos japoneses han realizado una serie de estudios, incluido el modelado de la acción protectora de los filtros de las máscaras antigás. En [61] , se probó la precisión del cálculo de la vida útil cuando el filtro se expuso a 10 sustancias (acetona, benceno, tolueno, tetracloruro de carbono, ciclohexano, n-hexano, n-heptano, acetato de metilo, metanol, 2-propanol ). El programa de Jerry Wood mostró excelentes resultados para todas las sustancias a una humedad relativa del 50% o menos. Con el aumento de la humedad, la precisión disminuyó. Los autores concluyeron: si la sustancia nociva se disuelve bien en agua, entonces la precisión de los cálculos es buena (y en algunos casos la vida útil incluso aumenta; la sustancia nociva puede disolverse en agua que haya llenado completamente los capilares y no ser capturada por carbón activado, sino por agua; el metanol tiene una vida útil aumentada con el aumento de la humedad). Al mismo tiempo, el llenado de agua de los poros del carbón activado evita que queden atrapadas sustancias poco solubles en agua. Por ejemplo, con un aumento de la humedad del 50 al 65% para el ciclohexano, la vida útil calculada se redujo de 175 a 143 minutos (el programa tuvo en cuenta la humedad del aire); pero el medido se redujo de 169 a 12 minutos. La desventaja del estudio es que, por conveniencia, los autores trabajaron en un rango de concentraciones (para 10 sustancias nocivas), que pueden no corresponder al MPC de estas sustancias.
Por lo tanto, con una humedad del aire moderada, la versión 2.2.3 del software MultiVapor™ de Jerry Wood permite un cálculo preciso de la HRV. Probablemente otros programas también puedan hacerlo. Pero con una humedad del aire de 60-65% y superior, y con protección contra sustancias que son poco solubles en agua, aparecen tales efectos que el programa aún no tiene en cuenta; y el tiempo calculado de la acción protectora puede ser sensiblemente inferior ( o superior ) al real. En tales casos, se recomienda en [59] utilizar los resultados de la medición experimental de la vida útil (que algunas organizaciones han realizado a cambio de una tarifa). También puede utilizar RPE aislante.
Los expertos iraníes han comprobado cómo se reemplazan los filtros a tiempo en la planta de fabricación de pintura. Resultó que la mitad de ellos en el momento de la sustitución por otros nuevos ya no protegen a los trabajadores. Habiendo determinado los parámetros del filtro y obtenido del fabricante los parámetros del adsorbente, los autores de [62] ingresaron esta información (junto con los datos sobre la peor contaminación del aire esperada) en el programa MultiVapor de D. Wood. Según los cálculos, se cambió el programa de reemplazo del filtro: comenzaron a cambiarse cada 4 horas, y no cada 2 o 3 días. La prueba mostró que después de cambiar el programa, todos los filtros limpiaron bien el aire (inmediatamente antes de reemplazarlos por otros nuevos).
Un resultado similar se obtuvo en una planta de automóviles [28] : al reemplazar los filtros "por la aparición de un olor debajo de la máscara", se cambiaron una vez en 2-3 turnos, después de 16-24 horas (duración total de uso). La verificación mostró que de 10 filtros (inmediatamente después de reemplazarlos por otros nuevos), 7 ya han dejado de proteger a los pintores. La prueba de los filtros y el cálculo de su vida útil permitieron elaborar un nuevo programa: reemplazo cada 4 horas. Una prueba de 10 filtros mostró que todos protegen al trabajador durante todo el tiempo de uso.
Para reemplazar oportunamente los filtros de gas utilizados en condiciones de contaminación del aire inestable, puede usar dispositivos que adviertan al trabajador sobre el próximo final de la vida útil del filtro: indicadores de fin de vida útil (ESLI ). Dichos indicadores son activos y pasivos. Los indicadores pasivos suelen utilizar un elemento sensor que cambia de color, que se instala en el filtro a cierta distancia de la salida de aire limpio (para que el cambio de color se produzca antes de que los gases nocivos empiecen a atravesar el filtro). Y en los indicadores activos, la señal del sensor se utiliza para dar una señal luminosa o sonora al trabajador, para que abandone la atmósfera contaminada y cambie el filtro.
Especialistas del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) han desarrollado requisitos [8] [63] para tales indicadores. En particular, deben funcionar antes de que se agote el 90% de la vida útil, para que el trabajador tenga tiempo de abandonar la atmósfera contaminada, y para los indicadores pasivos, el elemento sensible debe ubicarse de manera que el trabajador pueda verlo cuando usa un respirador. Los requisitos están consagrados en la norma de certificación de respiradores 42 CFR 84, por ejemplo, en la sección 84.255 [64] .
Indicadores de fin de vida del filtro pasivoSegún [7] , el primer indicador pasivo se desarrolló en 1925 [65] . Utilizaba papel indicador ubicado a lo largo de una ventana transparente extendida en la dirección desde la entrada del filtro hasta la salida. A medida que cambiaba la longitud del área coloreada, era posible determinar qué parte del adsorbente no se consumía.
En 1957, se patentó en Alemania un indicador que se encontraba en el campo de visión del trabajador en el espacio debajo de la máscara [66] . La desventaja del indicador fue que funcionó a una concentración suficientemente alta, debajo de la máscara.
En 1976, se patentó un filtro que utilizaba papel indicador que reaccionaba con cloruro de vinilo para detectar la necesidad de reemplazo [67] .
En 1987, Dragerwerk patentó un indicador que cambiaba de color y se ubicaba en una cavidad dentro del sorbente.68 Se desarrollaron filtros en los que parte del sorbente se saturaba con una sustancia olorosa (por ejemplo, acetato de isoamilo). Cuando un gas tóxico golpeó este sorbente, desplazó la sustancia olorosa y el trabajador sintió que era necesario reemplazar el filtro [69] [70] .
En 1979, la American Optical Corporation recibió varias patentes para indicadores de fin de vida útil de filtros de respiradores destinados a usarse en filtros que atrapan compuestos orgánicos solubles e insolubles en agua [71] . Desafortunadamente, el principal problema al usar este indicador fue que su vida útil (antes de su uso) fue significativamente más corta que la vida útil del filtro y el adsorbente; según [72] , después de 2 años después de la fabricación, los indicadores de filtros no utilizados ha cambiado de color y, por lo tanto, dichos filtros no están certificados en Japón.
En febrero de 2002, muchos filtros con indicadores pasivos se retiraron de la venta porque cuando se instalaban en máscaras faciales completas, el indicador no era visible durante el uso del respirador [73] .
North Safety Products fabrica varios tipos de filtros con indicadores pasivos: para protección contra gases ácidos (cloruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno), de vapores de compuestos orgánicos; de amoníaco; y de mercurio y cloro. La desventaja de estos indicadores es que solo pueden advertir al trabajador de ciertos gases, y no pueden advertir adecuadamente cuando se usan en una atmósfera contaminada con diferentes gases.
3M fabrica y vende filtros de gas indicador pasivo diseñados para proteger contra el mercurio y el cloro [74] .
| gas nocivo | Indicador | Cambio de color |
|---|---|---|
| acrilonitrilo | Permanganato de potasio | Púrpura sobre marrón |
| Amoníaco | tornasol rojo | rojo sobre azul |
| Benceno | Na 2 Cr 2 O 7 | Naranja a verde oscuro |
| Cloruro de vinilo | Permanganato de potasio | Púrpura sobre marrón |
| Dióxido de azufre SO2 | indofenol | azul oscuro sobre blanco |
| Monóxido de carbono CO | Cloruro de paladio | Marrón-rojo sobre negro |
| sulfuro de hidrógeno | rojo congo | rojo sobre azul |
| Ácido clorhídrico | rojo congo | rojo sobre azul |
| 1,1,1-tricloroetano | Na 2 Cr 2 O 7 | Naranja a verde oscuro |
| Cloro | indofenol | azul oscuro sobre blanco |
La ventaja de los indicadores pasivos es su bajo costo, y la desventaja es que para detectar su funcionamiento, el trabajador necesita monitorear el indicador, y la naturaleza del trabajo realizado no siempre lo permite. Además, para detectar cambios de color a tiempo, se requiere una buena iluminación. Los trabajadores daltónicos no pueden utilizar estos filtros.
En la URSS, en 1960, se desarrolló un respirador para proteger contra el sulfuro de hidrógeno [75] . Se utilizó una caja de máscara antigás estándar, la cual se modificó insertando un indicador que cambiaba de color cuando el sulfuro de hidrógeno se acercaba a la abertura de salida del aire purificado.
Más recientemente, se han desarrollado cajas de máscaras antigás de plástico transparente que utilizan un eliminador de resina de intercambio iónico para atrapar el amoníaco, cambiando de color a medida que se satura [76] . No hay publicaciones sobre la aplicación práctica de dichos filtros fabricados por CJSC Insorb, pero se informó que su uso también permitió evitar el reemplazo prematuro de filtros [77] .
En [78] se describen filtros similares (con un cuerpo completamente transparente y un adsorbente que cambia de color) . En el filtro para la protección contra el sulfuro de hidrógeno y otros gases ácidos, se usa un sorbente: sulfocationato macroporoso KU-23 en forma de metales de transición (cobre, cobalto, níquel); y para la absorción de amoníaco KU-23-15/100 modificado con iones de cobre. Cuando se absorbe el gas, el color de los gránulos cambia de aproximadamente azul claro a negro. La vida útil de los filtros es aproximadamente de 1,7 a 2 veces mayor que la de filtros similares con adsorbente Cupramit.
Los especialistas de NIOSH han desarrollado indicadores ópticos que pueden advertir sobre la saturación del sorbente con cianuro de hidrógeno [79] y sulfuro de hidrógeno [80] . Los indicadores utilizaron cobinamida.
Indicadores HMI pasivos [7]
Patente Yablick 1925 [65]
Chem Motif 2000
TO 1998 y Linders [69]
TNO 2004 [70]
Dragerwerk 1986 [68]
Wallace 1975
Wallace 1975 [81]
Roberts 1976 [67]
Patente de la República Popular China 2001
Dragerwerk 1957 [66]
En los indicadores activos, se utiliza una alarma luminosa o sonora para advertir al trabajador, que se activa mediante la señal de un sensor, generalmente instalado en un filtro de máscara antigás. Dichos indicadores le permiten reemplazar los filtros a tiempo en cualquier iluminación y no requieren que el trabajador preste atención al color del indicador. También pueden ser utilizados por trabajadores que tienen dificultad para distinguir diferentes colores.
Según [7] , uno de los primeros indicadores activos fue un filtro desarrollado en 1965, en el que se conectaban dos cables con cera [82] . Cuando la cera se ablandó con vapores de compuestos orgánicos, los cables se tocaron entre sí y se encendió una luz de advertencia. Las desventajas del dispositivo eran su complejidad y la dependencia de la operación de la temperatura.
Wallace patentó un sistema de advertencia de respiradores que detectaba gases tóxicos. En este diseño, dos electrodos (al menos uno de los cuales estaba recubierto con un aislante de bajo punto de fusión, como cera) se colocaron profundamente en el filtro. El autor afirma que ante la presencia de gases tóxicos, el carbón comenzará a calentarse, esto derretirá la cera y cerrará el circuito eléctrico entre los electrodos en el carbón activado, lo que disparará una alarma [81] .
American Optical patentó un sensor que estaba en el soporte del filtro o debajo de la máscara. Reaccionó al calor liberado durante la adsorción de gases en la superficie del carbón activado. El sensor monitoreaba la temperatura, que aumentaba cuando el carbón absorbía el gas. [83]
Posteriormente, las resistencias químicas y los sensores semiconductores comenzaron a utilizarse ampliamente.
En 1989 se patentó un dispositivo que advertía de la aparición de gases nocivos. Los detectó usando un sensor electroquímico. El dispositivo debía instalarse entre la máscara y el filtro [84] .
En 1991, Transducer Research, Inc. informó una prueba exitosa de un trazador activo en el que el sensor respondió a los vapores de ciclohexano. Se utilizó una resistencia química como sensor; cuando se detectó ciclohexano, se activó la indicación LED [85] .
En 2002, se desarrolló en Japón un respirador con un sensor ubicado después del filtro [86] .
En 2003, se desarrolló un respirador con un sensor semiconductor ubicado entre el filtro y la máscara [87] . La desventaja del dispositivo era el alto consumo de energía: las baterías debían reemplazarse cada turno.
En 2002, se obtuvo una patente para un sensor de fibra óptica económico instalado en un filtro [88] . El dispositivo se distinguió por su bajo costo, simplicidad y la capacidad de responder a diversas contaminaciones.
En 2002, Cyrano Sciences desarrolló una "nariz electrónica" que constaba de 32 sensores diferentes. El procesamiento de sus señales por un microordenador permitió determinar la presencia de diversas sustancias nocivas [89] .
Varias organizaciones están desarrollando activamente mejores indicadores de fin de vida [7] .
A pesar de la resolución de problemas técnicos y la presencia de requisitos establecidos para indicadores activos de fin de vida, desde el período 1984 (primer estándar de certificación con requisitos para indicadores) hasta 2013, no se certificó un solo filtro con indicador activo en EE.UU. Resultó que los requisitos para los filtros no son del todo precisos, los requisitos para los empleadores no los obligan a usar dichos indicadores de manera muy específica y, por lo tanto, los fabricantes de RPE temen el fracaso comercial al vender nuevos productos inusuales, aunque continúan realizando trabajos de investigación y desarrollo. . Por lo tanto, con base en un estudio de aplicación de respiradores (que mostró que más de 200,000 personas en los Estados Unidos pueden estar expuestas a gases nocivos debido al reemplazo inoportuno de los filtros), el Laboratorio de Equipos de Protección Personal (NPPTL) del Instituto para la Seguridad y Salud Ocupacional ( NIOSH ) comenzó a desarrollar un indicador activo. Después de completar el trabajo, de acuerdo con sus resultados, se aclararán los requisitos de la legislación, los requisitos para el empleador y las tecnologías resultantes se transferirán a la industria para su uso en nuevos RPE [90] .
No hay publicaciones sobre el desarrollo de indicadores activos en la URSS y la Federación Rusa;
[91] menciona la colocación de un "analizador de gases en una caja de válvulas transparente de una parte frontal disponible comercialmente (SHMP)" para controlar el momento de trabajar el absorbedor FPC (conjunto "Indicador").
Indicadores HMI activos [7]
óptica americana [83]
Auergesellschaft 1989 [84]
Auergesellschaft 1989
Bernardo 1998 [88]
Dragerwerk 1994
Nieblas 1998
Geraetebau 1991
Shigematsu 2002 [86]
Stetter 1991 [85]
Cuando se utilizan filtros antigases con una gran cantidad de sorbente a una baja concentración de contaminantes, o con un uso breve, queda mucho sorbente sin usar en el filtro después del uso. Durante el almacenamiento posterior del filtro, algunas de las moléculas de los gases atrapados pueden desorberse y, debido a la diferencia de concentraciones (en la entrada, la concentración es mayor, en la salida para la salida del aire purificado, menos), migran a la salida. En 1975 [94] , un estudio de filtros expuestos al bromuro de metilo mostró que debido a dicha migración, cuando se reutiliza el filtro, la concentración de una sustancia nociva en el aire purificado puede exceder el MPC (incluso si se sopla aire limpio a través del filtro). ):
La limitación del límite inferior de temperatura del uso de máscaras antigás filtrantes ... con un punto de ebullición de 10 ° C se debe al hecho de que las sustancias orgánicas de baja emisión de humo son ligeramente absorbidas por los carbones activados en capas delgadas ... Además , como resultado de la rápida redistribución de los vapores adsorbidos con t pb = 10 ° C sobre la carga de la caja del filtro, es posible soplarlos, lo que puede provocar el envenenamiento de una persona que trabaja con una máscara de gas.
— (pág. 172 [78] )Para proteger la salud de los trabajadores, la ley de los EE. UU. no permite la reutilización de los filtros de las máscaras de gas para protegerlos contra la migración de sustancias nocivas "volátiles", incluso si el sorbente estaba parcialmente saturado cuando se usó el filtro por primera vez. Según las normas, las sustancias con un punto de ebullición inferior a 65 °C se consideran “volátiles”. Pero los estudios han demostrado que incluso a temperaturas de ebullición superiores a 65 °C, la reutilización del filtro puede no ser segura. Por lo tanto, el fabricante debe proporcionar al comprador toda la información necesaria para organizar el uso seguro de los filtros de las máscaras antigás. Es decir, en los casos en que los cálculos del programa (ver arriba) muestren que la vida útil del filtro continuo es superior a 8 horas (tablas 2 y 3), la legislación limita la aplicación a un turno.
En la URSS y en la Federación Rusa, las cajas de máscaras antigás de grandes dimensiones, que contienen mucho adsorbente, se han utilizado ampliamente y se están utilizando. La gran capacidad de sorción de tales filtros mitiga en cierta medida las consecuencias de la migración de gases nocivos durante el almacenamiento del filtro usado anteriormente. Como resultado, debido a la manifestación más rara de este fenómeno y al hecho de que en la Federación Rusa los fabricantes de EPR no son responsables de las consecuencias de su uso (y el empleador rara vez es responsable de los daños a la salud de los trabajadores) , varios autores recomiendan de manera inequívoca y sistemática el uso de filtros de máscara de gas no solo repetidamente, sino repetidamente. Por ejemplo, [95] recomendó el uso de filtros de gas (en algunos casos) durante varios meses. Tales recomendaciones generales no le permiten determinar cuándo es seguro hacer esto (y cuántas veces) y cuándo no.
El artículo [42] proporciona un procedimiento para calcular la concentración de sustancias nocivas en el momento del inicio de la reutilización de filtros (lo que permite determinar con precisión cuándo es posible reutilizarlos de forma segura), pero estos resultados científicos aún no se han reflejado. en las normas o directrices para el uso de respiradores, recopiladas por los fabricantes (donde la reutilización también suele estar prohibida). El autor del artículo, que trabaja en los EE. UU., ni siquiera intentó considerar usar un filtro de máscara de gas por tercera vez.
En el sitio web del desarrollador del software para calcular la vida útil de los filtros de gas, puede descargar un programa que le permite calcular la concentración de sustancias nocivas inmediatamente después del inicio de la reutilización del filtro (lo que le permite determinar si esto es aceptable) [ 96] .
Ya en la década de 1970 se desarrollaron materiales filtrantes fibrosos que podían capturar no solo aerosoles, sino también sustancias gaseosas. Para ello, se utilizaron pequeñas partículas adsorbentes entre las fibras o fibras especiales capaces de absorber gases [97] [98] . El pequeño diámetro de las partículas o fibras absorbentes aumenta significativamente el área superficial de absorción de gas, lo que mejora la captura de gas.
Sin embargo, la masa de la semimáscara filtrante en sí es pequeña (~8-20 gramos), y la masa del sorbente que contiene es mucho menor que en un filtro de máscara de gas reemplazable convencional de una semimáscara elastomérica (la masa de el filtro está limitado a 300 gramos [99] [100] y la masa típica del adsorbente es de unos 60 gramos). Por lo tanto, con el movimiento continuo de aire desde el exterior hacia el interior, la vida útil de dicho filtro será significativamente menor. La investigación [101] mostró que puede ser, por ejemplo, una o dos horas. En combinación con el alto costo de dichas medias máscaras filtrantes, esto dificulta su uso para la protección contra gases nocivos en concentraciones superiores a 1 MPC. Sin embargo, incluso si hay una válvula de exhalación, el aire en la semimáscara filtrante se mueve a través del filtro no solo desde el exterior hacia el interior, sino también desde el interior hacia el exterior (durante la exhalación). Este aire exhalado se humedece y su contacto con el filtro humedece el sorbente. Cuando se atrapan, por ejemplo, vapores de solventes, esto puede reducir significativamente la vida útil y hace que el uso de medias máscaras filtrantes antigas cuando la concentración de gas exceda 1 MPC sea aún más problemático.
En Rusia, la temperatura del aire suele estar por debajo de los 0 °C. El estudio [102] mostró que a una temperatura de -5 ÷ -15°C ya después de 15-30 minutos en muchas medias máscaras filtrantes (usadas en aire limpio) la resistencia respiratoria comienza a exceder la permitida. Esto se debe a la acumulación y congelación de la humedad en el entorno del material del filtro, lo que dificulta el paso del aire a través de él. Tal acumulación de humedad y formación de hielo en la superficie de las partículas absorbentes y/o fibras absorbentes del material del filtro puede evitar que capturen sustancias gaseosas nocivas.
Sin embargo, algunos proveedores de EPP [103] y especialistas [104] en la Federación Rusa sugieren que los consumidores usen medias máscaras filtrantes cuando la concentración de contaminación del aire gaseosa es significativamente mayor que 1 MPC (por ejemplo, hasta 20-40 veces) . Esto no tiene análogos en los países industrializados, no está previsto por la legislación que rige la elección y organización del uso de RPE en los EE . UU . [105] , Gran Bretaña [106] y Alemania [107] , y no está fundamentado de ninguna manera . . Además, su uso para este propósito no permite determinar la vida útil utilizando el software disponible mencionado anteriormente (ya que dicha aplicación no es posible en los países en desarrollo y, por lo tanto, no se proporciona en absoluto).
Las máscaras antigás filtrantes se pueden utilizar para proteger contra sustancias nocivas gaseosas cuando su concentración no supera 1 MPC, es decir, cuando no son tan peligrosas para la salud, sino que simplemente irritan al trabajador (olor, etc.) [108] . Las medias máscaras filtrantes que ofrecen los proveedores no están certificadas como EPI, sino únicamente como antiaerosoles [109] .
Dado que el uso de aromas debajo de una máscara no siempre permite el reemplazo oportuno de los filtros de gas, y dado que la capacidad de distinguir olores varía de persona a persona y depende de diferentes circunstancias, la Administración de Salud y Seguridad Ocupacional del Departamento de Trabajo de EE. UU. (OSHA ) ha prohibido el uso de este método para determinar el final de la vida útil. La legislación (ver Regulación legislativa de la elección y organización del uso de respiradores ) de los Estados Unidos [6] obliga al empleador a usar solo dos formas de reemplazar los filtros: de acuerdo con el cronograma y de acuerdo con las indicaciones de fin de servicio. indicador de vida - ya que solo estos métodos aseguran la preservación confiable de la salud de los trabajadores (y las instrucciones para los inspectores de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional brindan orientación específica sobre cómo verificar el cumplimiento de dichos requisitos [110] ). Por otro lado, las autoridades gubernamentales obligan a los fabricantes a brindar al consumidor toda la información necesaria para permitir la programación del reemplazo del filtro.
Existen requisitos similares en la norma de protección laboral que regula la elección y organización del uso de EPR en los países de la UE [111] . En Inglaterra, un manual sobre la selección y uso de respiradores recomienda que al usar EPR para protección contra gases nocivos para cambiar filtros, obtenga información del fabricante, reemplace los filtros en un horario, use indicadores de fin de vida y también no recomiendan usar una máscara de gas por más de una hora al día (mientras que se recomienda cambiar los filtros de clase 1 después de un solo uso, clase 2 - al menos una vez por semana, clase 3 - según las instrucciones del fabricante, y prohíbe la reutilización cuando protegido de sustancias volátiles capaces de migrar). [112]
En Japón, el reemplazo del filtro debe ser realizado por el empleador de acuerdo con las instrucciones del fabricante (para aplicaciones específicas, es decir, en un horario, como en los Estados Unidos); la reacción subjetiva de los sentidos del trabajador a la entrada de aire contaminado en la máscara no es un método para reemplazar los filtros, sino solo una razón para abandonar el lugar de trabajo (entre otros signos de falla del EPR) [113] .
La responsabilidad de la selección y el uso de EPR adecuados y apropiados para fines específicos recae en el empleador [115] [116]
— pero no el fabricante [117] [118] (que no proporciona al comprador la información necesaria) ni el Estado (que se ha retirado de sus obligaciones reglamentarias).
Como se mencionó anteriormente, cuando se atrapan moléculas de gases nocivos con carbón activado debido a la adsorción, el enlace entre la molécula y el carbón no es muy fuerte, y es posible la separación y el arrastre de moléculas previamente capturadas del adsorbente. Esto se descubrió durante la Primera Guerra Mundial: los filtros de máscara de gas usados, durante el almacenamiento a largo plazo posterior (en contenedores no herméticos), "perdieron" el cloro capturado previamente (muy lentamente, por lo que no era peligroso), y cuando se reutilizaron durante ataques de gas, podrían proteger a los soldados. Por supuesto, tal "regeneración natural" se explica por pausas bastante largas entre el uso de máscaras antigás para protegerse contra las armas químicas, y en la industria la situación no es para nada similar. Además, parte de los gases nocivos, cuando son capturados, forman enlaces más fuertes con el adsorbente que el cloro y el carbón activado.
Por lo tanto, se han desarrollado tecnologías especiales para restaurar los filtros de máscara de gas usados. Utilizaron la creación de condiciones más favorables para la desorción de sustancias nocivas previamente capturadas. Para ello, en la década de 1930 utilizaban vapor de agua o aire caliente [119] [120] , u otros métodos [121] . La regeneración se llevó a cabo después de descargar el sorbente de la caja de la máscara de gas, o directamente en la caja sin desmontarla.
En 1967 se intentó utilizar resinas de intercambio iónico como absorbentes. Los autores propusieron regenerar los gránulos de sorbente lavándolos (después de descargarlos de la caja de la máscara de gas) con una solución alcalina o de soda [122] .
El estudio [94] también mostró que después de la exposición al bromuro de metilo, es posible una regeneración eficaz de los filtros de máscara antigás usados cuando se soplan con aire caliente (100–110 °C, caudal de 20 l/min, duración de unos 60 minutos).
En (pág. 186 [78] ) se menciona el uso de intercambiadores de aniones (AN-221, AN-511) como sorbente para la protección contra el fluoruro de hidrógeno. Para la regeneración, se propone lavar el adsorbente con una solución al 5% de NaOH o soda.
En la industria, en la depuración de aire y gases, el uso de adsorbentes y su regeneración en los filtros se produce de forma constante y sistemática, ya que esto ahorra dinero en la sustitución del adsorbente, y dado que la regeneración de los filtros industriales se puede realizar de forma cuidadosa y organizada. manera. Pero con el uso masivo de respiradores de máscara antigás por parte de diferentes personas en una variedad de condiciones, es imposible controlar la precisión y corrección de la regeneración de los filtros de máscara antigás de los respiradores y (a pesar de la viabilidad técnica y la rentabilidad) la regeneración de la máscara antigás. filtros RPE no se lleva a cabo.
Al utilizar EPR filtrantes, en sus filtros se acumulan sustancias nocivas para la salud (y el medio ambiente). Como regla general, los fabricantes en pasaportes y manuales de operación indican que después del final del uso, los filtros deben desecharse de tal manera que no dañen el medio ambiente y de acuerdo con los requisitos de la legislación nacional. Pero no se dan detalles (cómo hacerlo). Según [123] , por ejemplo, en la ciudad de Sterlitamak , las empresas industriales envían anualmente unos 6.000 filtros usados a un vertedero convencional.
Después de evaluar la cantidad de sustancias nocivas en los filtros (basándose en los requisitos para su prueba durante la certificación, que pueden no corresponder exactamente a las condiciones de uso real), los autores concluyeron que los filtros usados pertenecen a las clases de peligro 1-4; que su traslado a vertederos de residuos sólidos domésticos genera una contaminación secundaria del suelo, el aire atmosférico y las aguas subterráneas; y que se debe organizar una colección centralizada de filtros usados para evitar esto.
En condiciones cuando en la Federación Rusa [124] no existe una regulación legislativa de la organización del uso de respiradores , cuando a los especialistas en protección laboral no se les enseña cómo elegir y organizar el uso de EPR (y prácticamente no hay ayudas de capacitación adecuadas) , cuando los fabricantes no brindan a los consumidores la información necesaria para determinar la vida útil de los filtros y firmemente no quieren interesarse en lo que sucede después de la venta del producto (respiradores), el reemplazo oportuno de los filtros del respirador y determinar la posibilidad de su seguridad. la reutilización puede convertirse en un problema bastante grave, especialmente cuando se protege contra gases nocivos que no tienen propiedades de advertencia o con una sensibilidad reducida del trabajador individual.
Anteriormente, antes del desarrollo de indicadores de fin de vida útil y software capaz de calcular la vida útil en diferentes condiciones (y debido a otro problema no resuelto en ese momento: la fuga de aire sin filtrar a través de los espacios entre la máscara y la cara), los especialistas en EE. UU. trató de prohibir por completo el uso sistemático de respiradores, permitiendo su uso solo para reparaciones, mantenimiento, etc. [125] La legislación en los países desarrollados requería que el empleador usara exclusivamente EPI aislantes para la protección contra gases nocivos que no tuvieran propiedades de advertencia. (p. 132, párrafo 11.2 (b) [26 ] ) (por ejemplo, respiradores de manguera). En ausencia de indicadores de fin de vida útil y la capacidad de calcular la vida útil de los filtros, este método puede ayudar a mantener saludables a los trabajadores en la Federación Rusa.
Los problemas para determinar cuándo reemplazar los filtros de los respiradores han llevado a las normas de los EE. UU . [126] y la UE [106] [107] que permiten que solo los respiradores se usen para la contaminación del aire que amenaza la vida de inmediato .
Debido a la fuga de aire sin filtrar a través de los espacios entre la máscara y la cara, la efectividad de un respirador filtrante puede ser significativamente menor que el grado de purificación del aire por los filtros de máscara de gas. Consulte Pruebas de campo del respirador y Expectativas del respirador para obtener más información .
