Influencia de la altitud y temperatura en las evaluaciones higiénicas (II)

Criterio primero   

Igualmente esencial resulta para manejar valores límites que respondan al primer criterio que la concentración del gas o vapor obtenida, expresada en ppm, se puede comparar directamente con el valor límite, en ppm, sean cuales sean las condiciones TP.

Y, como ejemplo, veamos lo que se indica en el epígrafe 5.1 del documento “Límites de exposición profesional para agentes químicos en España” del INSHT, que responden a dicho primer criterio:

“El valor límite para los gases y vapores se establece originalmente en ml/m³ (ppm), valor independiente de las variables de temperatura y presión atmosférica, pudiendo también expresarse en mg/m³ para una temperatura de 20ºC y una presión de 101,3 kPa, valor que depende de las citadas variables”.

A las condiciones atmosféricas de 20ºC y 101,3 kPa, las denominaremos condiciones normales TPN. Es decir, al contrario de lo que sucede con el criterio segundo, se mantiene la variabilidad de la concentración, expresada en mg/m³, con las condiciones atmosféricas y, consecuentemente de la dosis equivalente.

Es decir, los LEP para gases y vapores, siguen un criterio diferente al de los valores límites de ACGIH, OSHA o NIOSH. La consecuencia de esto es que en España, cuando la exposición a gases y vapores se produce en altura o a temperatura elevadas, al ajustar a las condiciones TPN, resultan concentraciones en mg/m³ y dosis mayores que cuando se realizan en lugares profundos y temperaturas bajas. Al contrario que con el enfoque de ACGIH, OSHA o NIOSH que mantienen constantes las dosis límites o aceptables para cualquier condición ambiental de temperatura y presión atmosférica. 

La consecuencia más importante que tiene el enfoque de concentración límite en ppm invariable con las condiciones atmosférícas es que, ante cambios significativos de las condiciones TP, cuando el resultado de la exposición se ha obtenido en mg/m³, es lo habitual ya que los laboratorios expresan los resultados en dicha unidad, es necesario realizar cambio de unidades o ajustes de las concentraciones o del valor límite.

Para la conversión de unidades, el citado documento del INSHT, indica que la conversión de ppm a mg/m³, o la correspondiente expresión para la conversión inversa, debe hacerse de la siguiente manera:

VL [mg/m³] = VL [ppm]  PM / 24,04   (7) ó

VL [ppm] = VL [mg/m³] 24,04 / PM    (8)

Donde 24,04 : volumen molar TPN [L/mol]

TPN : temperatura y presión atmosférica normal (20°C, 101,3 kPa)

PM : peso molecular [g/mol]

Según esto, para comparar la exposición obtenida en el lugar de muestreo, en mg/m³, con el valor límite LEP, en ppm, hay una serie de opciones válidas.

Para comprender mejor las operaciones de conversión utilizaremos el ejemplo de un muestreo de un trabajador expuesto a alcohol isoamílico (PM = 88,15), en una instalación industrial situada en la provincia de Soria (1.050 m de altitud) un día en que las condiciones atmosféricas fueron de 89,3 kPa y de 33ºC. La muestra recogida en el lugar de trabajo fue de 10 m³ (calibración “in situ”) y el análisis de la muestra indicó 3500 μg de alcohol isoamílico.

-          Opción A. Convertir la concentración obtenida en mg/m³ a concentración en ppm, a partir del volumen molar, en las condiciones TP de muestreo (VM_TP), mediante la ecuación de estado:            P_TPVM_TP = RT_TP  

En donde R = 8,314472 [L . kPa / K . mol]

VM_TP = RT_TP / P_TP = 8,314472 x 306 / 89,3 = 28,49 [L / mol]

Y luego ED_TP [ppm] = ED_TP [mg/ m³] VM_TP / PM 

ED_TP [mg/m³] = 3500 / 10 = 350 mg/m³

ED_TP [ppm] = ED_TP [mg/m³] VM_TP / PM = 350 x 28,49 / 88,15 = 113 [ppm]

Este ED_TP [ppm] ya se puede comparar con el valor límite en ppm, teniendo en cuenta que éste no varía con las condiciones atmosféricas. Es decir, con VLA-ED = 100 ppm (Índice de exposición = 1,13).

-          Opción B. Convertir el valor límite en ppm a valor límite en mg/m³ en condiciones TP mediante

VL_TP [mg/m³] = VL [ppm] PM / VM_TP

VL_TP [mg/m³] = VL [ppm] PM / VM_TP = 100 x 88,15 / 28,49 = 309 [mg/m³]

Y luego comparar la concentración obtenida en mg/m³, es decir 350 mg/m³, con este valor límite, VL_TP [mg/m³] (Índice de exposición = 1,13).

-          Opción C. Ajustar el volumen muestreado en condiciones TP (V_TP) a volumen en condiciones normales (V_TPN) mediante la ley de los gases ideales:

V_TPN = V_TP (P_TP.T_TPN / P_TPN.T_TP) 

V_TPN = V_TP (P_TP.T_TPN / P_TPN.T_TP) = 10 (89,3 x 293 / 101,3 x 306) = 8,44 L

Así se puede obtener la concentración en mg/m³ en condiciones TPN, dividiendo el resultado informado por el laboratorio [μg], ya que no varía con las condiciones atmosféricas, por este volumen. Es decir, ED_TPN = 3500 / 8,44 = 415 mg/m³. Este valor se comparará con el valor límite en [mg/m³] en condiciones normales (20ºC y 101,3 kPa), VLA-ED = 366 mg/m³ (Índice de exposición = 1,13).

Cualquiera de las tres opciones obtiene un índice de exposición idéntico y superior a la unidad.

Ahora bien, la opción que no es válida, salvo que el criterio de evaluación aplicado sea un TLV, es aplicar lo que se indica en la guía de aplicación de los TLV, pues se ha indicado que los TLV, en lo que respecta a gases y vapores, no mantienen el mismo enfoque. En el mismo ejemplo anterior se pueden apreciar las erróneas y contradictorias conclusiones a que nos puede llevar la inadecuada aplicación de las indicaciones que figuran en esa guía de TLV a un LEP. Siguiendo los pasos indicados en dicha guía:

1) “determina la concentración de la exposición, expresada en términos de masa por volumen, en el lugar de muestreo, utilizando el volumen de muestreo sin ajustar a las condiciones TPN”.

ED = 3500 / 10 = 350 [mg/m³]

2) “si fuera necesario, convierte el TLV® a mg/m3 (u otra unidad de masa por volumen) utilizando un volumen molar de 24,4 L/mol”. En caso de un LEP, de acuerdo con la expresión (2), el volumen molar es 24,04 [L/mol] .

VL [mg/m³] = VL [ppm]  PM / 24,04 = 100 x 88,15 / 24,04 = 366 [mg/m³]

3) “compara la concentración de la exposición con el TLV®, ambos en unidades de masa por volumen”. Es decir ED = 350 [mg/m³] con VLA-ED = 366 [mg/m³] (Índice de exposición = 0,96).

Se podría haber dado erróneamente por buena (I < 1) una situación que, como hemos visto anteriormente, no lo es (I > 1).

Resultado en ppm   

Una situación totalmente diferente se plantea cuando el resultado se obtiene en ppm, bajo este primer criterio. Se ha dicho que el laboratorio siempre entrega los resultados de los muestreos en μg, pero podrían haberse realizado mediciones de lectura directa de gases o vapores, por ejemplo, con tubitos colorimétricos, el resultado se habría obtenido en ppm. En este caso, en virtud del enfoque LEP, concentración independiente de las condiciones atmosféricas, se puede comparar directamente el resultado obtenido con el valor límite en ppm del gas o vapor medido.

En definitiva, la aparente dificultad que plantea la evaluación de gases y vapores en condiciones atmosféricas extremas o importantes a las “normales”, para las que se han establecido los valores límite, se resume en dos reglas muy sencillas:

“Los TLV de gases y vapores, expresados en mg/m³, no admiten ajustes a condiciones de temperatura y presión diferentes a las condiciones “normales” de 25ºC y 760 mm Hg”.

“Los LEP de gases y vapores, expresados en ppm, no admiten ajustes a condiciones de temperatura y presión diferentes a las condiciones “normales” de 20ºC y 101,3kPa”.  

                                                                                                                                       Continuará .........