Los controles de ingeniería para nanomateriales son un conjunto de métodos y equipos de control de riesgos para los trabajadores que interactúan con nanomateriales . Los controles de ingeniería son cambios físicos en el lugar de trabajo que aíslan a los trabajadores de los peligros y se consideran el conjunto de métodos más importante para controlar los peligros para la salud y la seguridad de los nanomateriales después de que se hayan diseñado los sistemas e instalaciones.
El principal peligro de los nanomateriales son los efectos para la salud derivados de la inhalación de aerosoles que contienen nanopartículas. Muchos controles de ingeniería desarrollados para otras industrias pueden usarse o adaptarse para proteger a los trabajadores de la exposición a nanomateriales, incluida la ventilación y el filtrado mediante accesorios de laboratorio como campanas extractoras , la contención mediante cajas de guantes y otros controles no relacionados con la ventilación, como tapetes adhesivos . Se están realizando investigaciones sobre qué controles de ingeniería son más eficaces para los nanomateriales.
Controlar las exposiciones a riesgos laborales se considera el método fundamental de protección de los trabajadores. Tradicionalmente, se ha utilizado una jerarquía de controles como medio para determinar cómo implementar controles viables y eficaces, que normalmente incluyen eliminación , sustitución , controles de ingeniería , controles administrativos y equipo de protección personal . Los métodos que figuran anteriormente en la lista se consideran generalmente más efectivos para reducir el riesgo asociado con un peligro, recomendándose cambios de proceso y controles de ingeniería como el medio principal para reducir las exposiciones, y el equipo de protección personal como último recurso. Seguir la jerarquía pretende conducir a la implementación de sistemas inherentemente más seguros, aquellos en los que el riesgo de enfermedad o lesión se haya reducido sustancialmente. [1]
Los controles de ingeniería son cambios físicos en el lugar de trabajo que aíslan a los trabajadores de los peligros al contenerlos en un recinto o eliminar el aire contaminado del lugar de trabajo mediante ventilación y filtrado . Los controles de ingeniería bien diseñados suelen ser pasivos, en el sentido de ser independientes de las interacciones de los trabajadores, lo que reduce la posibilidad de que el comportamiento de los trabajadores afecte los niveles de exposición. Idealmente, tampoco interfieren con la productividad y la facilidad de procesamiento del trabajador, porque de lo contrario el operador podría verse motivado a eludir los controles. El costo inicial de los controles de ingeniería puede ser mayor que el de los controles administrativos o el equipo de protección personal , pero los costos operativos a largo plazo suelen ser más bajos y, en ocasiones, pueden proporcionar ahorros de costos en otras áreas del proceso. [2] : 10–11
Los nanomateriales tienen al menos una dimensión primaria de menos de 100 nanómetros y, a menudo, tienen propiedades diferentes a las de sus componentes principales que son tecnológicamente útiles. Debido a que la nanotecnología es un desarrollo reciente, aún no se comprenden completamente los efectos de la exposición a nanomateriales sobre la salud y la seguridad, ni qué niveles de exposición pueden ser aceptables. [2] : 1–3 El procesamiento y la fabricación de nanomateriales implican una amplia gama de peligros. Los tipos de controles de ingeniería óptimos para cada situación están influenciados por la cantidad y el polvo del material, así como por la duración de la tarea. Por ejemplo, están indicados controles de ingeniería más estrictos si los nanomateriales secos no se pueden sustituir por una suspensión, o si no se pueden eliminar procedimientos como la sonicación o el corte de una matriz sólida que contiene nanomateriales. [3] : 9-11
Como ocurre con cualquier tecnología nueva, se espera que las exposiciones más tempranas ocurran entre los trabajadores que realizan investigaciones en laboratorios y plantas piloto. Se recomienda que los investigadores que manipulan nanomateriales diseñados en estos contextos realicen ese trabajo de manera que se proteja su seguridad y salud. [4] : 1 Las medidas de control de nanopartículas, polvos y otros peligros son más efectivas cuando se implementan dentro del contexto de un sistema integral de gestión de seguridad y salud en el trabajo, cuyos elementos críticos incluyen el compromiso de la gerencia y la participación de los empleados, el análisis del lugar de trabajo y la prevención de peligros. y control, y una formación suficiente de los empleados, supervisores y directivos. [5]
Los sistemas de ventilación se distinguen entre locales y generales. La ventilación por extracción local opera en o cerca de la fuente de contaminación, a menudo junto con un recinto, mientras que la ventilación por extracción general opera en una habitación completa a través del sistema HVAC de un edificio . [2] : 11-12
La ventilación por extracción local (LEV) es la aplicación de un sistema de extracción en la fuente de contaminación o cerca de ella. Si se diseña adecuadamente, será mucho más eficiente para eliminar contaminantes que la ventilación por dilución, lo que requerirá menores volúmenes de escape, menos aire de reposición y, en muchos casos, menores costos. Al aplicar escape en la fuente, los contaminantes se eliminan antes de que lleguen al ambiente de trabajo general. [2] : 12
Ejemplos de sistemas de extracción locales incluyen campanas extractoras , recintos de equilibrio ventilados y gabinetes de bioseguridad . Las campanas extractoras que carecen de recinto son menos preferibles y las campanas de flujo laminar no se recomiendan porque dirigen el aire hacia el trabajador. [4] : 18–28
En 2006, se llevó a cabo una encuesta entre empresas internacionales de nanotecnología y laboratorios de investigación que informaron que fabricaban, manipulaban, investigaban o utilizaban nanomateriales. Todas las organizaciones que participaron en la encuesta informaron que utilizaban algún tipo de control de ingeniería. El control de exposición más común utilizado fue la campana extractora de laboratorio tradicional, y dos tercios de las empresas informaron su uso. [6]
Se recomienda que las campanas extractoras tengan una velocidad de entrada promedio de 80 a 100 pies por minuto (fpm) en la parte frontal de la campana. Para materiales de mayor toxicidad, se recomienda una velocidad frontal más alta de 100 a 120 pies por minuto para brindar una mejor protección. Sin embargo, no se cree que las velocidades frontales superiores a 150 fpm mejoren el rendimiento y podrían aumentar las fugas en la campana. [7]
Se están desarrollando nuevas campanas extractoras diseñadas específicamente para la nanotecnología, basadas principalmente en recintos de balanza de baja turbulencia , que fueron desarrollados inicialmente para el pesaje de polvos farmacéuticos ; Estos recintos para el manejo de nanomateriales brindan una contención adecuada a velocidades frontales más bajas, y generalmente funcionan entre 65 y 85 pies por minuto. [7] Son útiles para operaciones de pesaje, que perturban el nanomaterial y aumentan su aerosolización. [4] : 27–28
Se recomienda que el aire que sale de una campana extractora pase a través de un filtro HEPA y se expulse fuera del entorno de trabajo, y los filtros usados se manejen como desechos peligrosos. La turbulencia puede hacer que los nanomateriales salgan por la parte delantera del capó y se puede evitar manteniendo la hoja en la posición adecuada, manteniendo el interior del capó despejado de equipos y no haciendo movimientos rápidos mientras se trabaja. Las altas velocidades frontales pueden provocar la pérdida de nanomateriales en polvo; Si bien en 2012 había poca investigación sobre la efectividad de las campanas extractoras de bajo flujo, había evidencia de que las campanas de cortina de aire eran efectivas para contener nanopartículas. [4] : 19-24
Las cabinas de bioseguridad están diseñadas para contener bioaerosoles , que tienen un tamaño similar al de las nanopartículas diseñadas y se cree que son eficaces con las nanopartículas. Sin embargo, los gabinetes de bioseguridad comunes son más propensos a sufrir turbulencias. Al igual que con las campanas extractoras, se recomienda extraerlas fuera de las instalaciones. [4] : 25-27
También se pueden utilizar recintos ventilados dedicados a gran escala para equipos grandes. [3] : 9-11
La ventilación por extracción general (GEV), también llamada ventilación por dilución, es diferente de la ventilación por extracción local porque en lugar de capturar las emisiones en su origen y eliminarlas del aire, la ventilación por extracción general permite que el contaminante se emita al aire del lugar de trabajo y luego diluye el concentración del contaminante a un nivel aceptable. GEV es ineficiente y costoso en comparación con la ventilación por extracción local y, dada la falta de límites de exposición establecidos para la mayoría de los nanomateriales, no se recomienda confiar en ellos para controlar la exposición. [2] : 11-12
Sin embargo, GEV puede proporcionar una presión ambiental negativa para evitar que los contaminantes salgan de la habitación. El uso de aire de suministro y escape en toda la instalación puede proporcionar esquemas de presurización que reduzcan la cantidad de trabajadores expuestos a materiales potencialmente peligrosos, por ejemplo, manteniendo las áreas de producción a una presión negativa con respecto a las áreas cercanas. [2] : 11–12 Para la ventilación por extracción general en laboratorios, se utiliza un sistema sin recirculación con 4 a 12 cambios de aire por hora cuando se usa en conjunto con ventilación por extracción local, y las fuentes de contaminación se colocan cerca del escape de aire y a favor del viento de trabajadores y lejos de ventanas o puertas que puedan provocar corrientes de aire. [4] : 13
Se pueden utilizar varias técnicas de verificación de control para evaluar los patrones de flujo de aire de la habitación y verificar el funcionamiento adecuado de los sistemas LEV. Se considera importante confirmar que un sistema LEV esté funcionando según lo diseñado midiendo periódicamente los flujos de aire de escape. Una medición estándar, la presión estática de la campana, proporciona información sobre los cambios en el flujo de aire que afectan el rendimiento de la campana. Para campanas diseñadas para prevenir la exposición a contaminantes peligrosos en el aire, la Conferencia Estadounidense de Higienistas Industriales Gubernamentales recomienda la instalación de un manómetro estático fijo en la campana . [8]
Además, se pueden utilizar tubos Pitot , anemómetros de hilo caliente , generadores de humo y pruebas de hielo seco para medir cualitativamente la velocidad del aire en la ranura/cara de la campana y en el conducto, mientras que la prueba de fugas de gas trazador es un método cuantitativo. [2] : 50–52, 59 Se pueden utilizar procedimientos de prueba y certificación estandarizados como ANSI Z9.5 y ASHRAE 110, al igual que indicadores cualitativos de instalación y funcionalidad adecuadas, como la inspección de juntas y mangueras. [2] : 59–60 [3] : 14–15
La contención se refiere al aislamiento físico de un proceso o una pieza de equipo para evitar la liberación de materiales peligrosos en el lugar de trabajo. [4] : 13 Puede utilizarse junto con medidas de ventilación para proporcionar un nivel mejorado de protección a los trabajadores de nanomateriales. Los ejemplos incluyen colocar equipos que puedan liberar nanomateriales en una habitación separada. [3] : 9–11 [9] Los métodos estándar de control de polvo , como recintos para sistemas transportadores o el uso de un sistema sellado para el llenado de bolsas, son eficaces para reducir las concentraciones de polvo respirable. [2] : 16-17
Los controles de ingeniería distintos de la ventilación también pueden incluir dispositivos desarrollados para la industria farmacéutica, incluidos sistemas de contención de aislamiento. Uno de los sistemas de aislamiento flexible más comunes es la contención en caja de guantes , que se puede utilizar como recinto alrededor de procesos de polvo a pequeña escala, como la mezcla y el secado. Las unidades de aislamiento con caja de guantes rígidas también proporcionan un método para aislar al trabajador del proceso y, a menudo, se utilizan para operaciones de mediana escala que implican la transferencia de polvos. Las bolsas de guantes son similares a las cajas de guantes rígidas, pero son flexibles y desechables. Se utilizan para pequeñas operaciones de contención o protección de la contaminación. [10] Las guanteras son sistemas sellados que brindan un alto grado de protección al operador, pero son más difíciles de usar debido a la movilidad limitada y el tamaño de la operación. La transferencia de materiales dentro y fuera del recinto también es un riesgo de exposición. Además, algunas guanteras están configuradas para utilizar presión positiva , lo que puede aumentar el riesgo de fugas. [4] : 24–28
Otro control de no ventilación utilizado en esta industria es el sistema de revestimiento continuo, que permite llenar los contenedores del producto mientras se encierra el material en una bolsa de polipropileno. Este sistema se utiliza a menudo para descargar materiales cuando los polvos deben empaquetarse en tambores. [10]
Otros controles de ingeniería distintos de la ventilación en general cubren una variedad de medidas de control, como guardas y barricadas, tratamiento de materiales o aditivos. Un ejemplo es colocar tapetes adhesivos en las salidas de las habitaciones. [3] : 9–11 [9] Se pueden utilizar dispositivos antiestáticos al manipular nanomateriales para reducir su carga electrostática, haciéndolos menos propensos a dispersarse o adherirse a la ropa. [4] : 28 La aplicación de agua pulverizada también es un método eficaz para reducir las concentraciones de polvo respirable. [2] : 16-17
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