Control de vapores de ácido clorhídrico en un laboratorio

Informe de Higiene Industrial

Fecha de la prueba: Septiembre 24, 2012

ANTECEDENTES

El ácido clorhídrico, es un ácido inorgánico que, se forma a partir de una reacción entre agua y cloruro de hidrógeno. Esta reacción produce un ácido mineral fuerte cuyo uso en la aplicación industrial es ubicuo. La fabricación a gran escala de PVC, poliuretano y muchos otros materiales utilizan ácido clorhídrico como ingrediente o disolvente en síntesis químicas con cláusulas adicionales.

Muchos procesos industriales y de laboratorio a escala utilizan soluciones de ácido clorhídrico para controlar el pH, limpieza en equipos de proceso, o como un reactivo. La preparación simple del ácido clorhídrico es el resultado de un uso común, de amplia disponibilidad, excelentes propiedades disolventes y la estabilidad relativa en comparación con otros ácidos minerales tales como el ácido fluorhídrico y el ácido crómico.

Hay muchos métodos de fabricación de cloruro de hidrógeno (HCl), siendo éste el reactivo principal utilizado en la preparación de una solución de ácido clorhídrico. Las soluciones de ácido clorhídrico van teóricamente desde una solución del 40%  hasta soluciones muy diluidas al 1% y el 0.1% , aunque las típicas aplicaciones industriales utilizarían un "concentrado" de 30% en un uso frecuente.

El ácido clorhídrico puede plantear de un moderado a un grave riesgo para los usuarios, debido a su predisposición a emitir cantidades significativas de humos/vapores/gases de HCl incluso con soluciones suficientemente diluidas. La Asociación Americana de Higiene Industrial (AIHA) enlista “las guías de planificación de respuesta a emergencias- 1” (ERPG-1) para HCl en alrededor de 3 partes por millón (ppm); la ERPG-1 es la concentración más alta a la que un trabajador puede estar expuesto a ella durante un máximo de una hora y no tener consecuencias negativas perceptibles agudas o crónicas. Los laboratorios deben mantenerse ambientalmente por debajo de este nivel.

Si no se toman las medidas preventivas, tales como una ventilación adecuada puede ser muy fácil que los trabajadores estén expuestos a concentraciones significativamente peligrosas de humos/vapores/gases de ácido clorhídrico. La AIHA enlista “las guías de planificación de respuesta a emergencias – 2” (ERPG-2) para el ácido clorhídrico son de 19 ppm. La ERPG-2 es una medida de la concentración más alta a la que 1 hora de exposición no causará daño permanente o amenaza en su  vida. Por último, el Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha fijado el peligro inmediato para la vida o la salud (IDLH) para el ácido clorhídrico de 48 ppm. El IDLH es el nivel mínimo en el que amenaza la vida o puede debilitar permanentemente lesiones inmediatamente después de la exposición.

OBJETIVO DE PRUEBA
De acuerdo con el método de prueba NIOSH 7903 fué establecida una prueba para las concentraciones en el aire de ácidos inorgánicos, en este caso HCl. (Este método se puede ver en el sitio web de NIOSH: http://www.cdc.gov/niosh/docs/2003-154/pdfs/7903.pdf) El objetivo de la prueba fué determinar la eficacia de los sistemas de Sentry Air Systems en medios de filtración de gas ácido para mantener las concentraciones ambientales de ácido clorhídrico del operador a un mínimo, mientras que el interior de la campana fue sometido a una gran cantidad de humos,vapores,gases de ácido clorhídrico. Con ésta prueba se demostró en qué grado los filtros de Sentry Air Systems para gas ácido eliminaron el ácido clorhídrico de una corriente de aire.

Un punto importante que debe de tenerse en cuenta es que el propósito de esta prueba fue determinar el rendimiento de un filtro utilizado adecuadamente. Para esta prueba, los medios filtrantes utilizados en la campana de extracción de humo sin ductos (DCH) eran completamente nuevos y sus contenidos no estaban contaminados, estaban "vírgenes", tratados con medios filtrantes absorbentes. Es importante tener en cuenta que existe una capacidad finamente limitada para cualquier medio de filtración y es probable que a medida en que los filtros se acercan al final de su vida útil, su eficacia disminuirá hasta cierto punto.

CONFIGURACION DE PRUEBA

La prueba de Sentry Air Systems fue con un modelo # SS-330-DCH, con una configuración de filtro utilizada por laboratorios y talleres que emplean o manejan soluciones de HCl. El medio filtrante fue nuestro modelo # SS-310-AGF, de gas-ácido de 10 libras de carbono activado químicamente tratado.

La toma de muestras de gas se hizo de acuerdo con el método NIOSH 7903 con bombas de muestra de aire personal marca SKC,  los medios absorbentes especificados en NIOSH 7903 y según lo recomendado por el fabricante de bombas de muestra SKC, de igual manera el laboratorio analítico que procesó las muestras en laboratorios HIH.

En una solución de limpieza disponible comercialmente, el ácido muriático se usó como la fuente de ácido clorhídrico en esta prueba; el ácido utilizado enlistó su concentración como 31.5%. 4 bombas separadas de muestra fueron calibradas utilizando el Defensor Bios 510 a 200 ml / min (tolerancia del 5%), que se encuentra dentro del rango recomendado en el método de muestreo NIOSH 7903. Cada una de las 4 bombas de muestra fueron equipadas con una manguera plástica recomendada,

(especialmente limpiados con gel de sílice) y luego fueron colocadas en 4 lugares dentro del laboratorio.

·        Posición 1: Dentro de la campana, cerca de la parte superior, se fija con cinta de doble cara en la entrada del filtro. Como se ve en la Figura 1.

·        Posición 2: Fuera de la campana, en la parte superior del filtro, se fija con cinta de doble cara a la salida del mismo.

·        Posición 3: Recortado a la parte exterior cerca de la parte superior de la campana, a la altura promedio del cuello de un operador en un laboratorio, aproximadamente a 5 pies del suelo.

·        Posición 4: A 7 pies de distancia de la campana SS-330-DCH unas 6´del piso, sobre una repisa/mesa.

Figura 1. Configuración de prueba con Sentry Air Systems SS-300-DCH Campana de extracción de humo sin ducto.

Después del ejemplo, las mangueras plásticas utilizadas en el experimento se taparon y se enviaron a analizar a un laboratorio certificado independiente LAP-AIHA. Sus resultados se presentan en la Tabla 1.

PROTOCOLO

1.      Sentry Air Systems Modelo # SS-330-DCH se creó como se describe anteriormente. El ventilador del SS-330-DCH genera suficiente flujo de aire para mantener la velocidad lineal de la campana por encima de 100 pies por minuto. Esto es medido cuando se abre la campana por la parte del frente.

2.      Se midieron 200 ml de solución de ácido clorhídrico y después se vertieron sobre una bandeja de plástico y fue colocada dentro de la campana SS-330-DCH. A continuación, el ventilador se encendió.

3.      Las mangueras plásticas se colocaron en sus respectivas ubicaciones en el laboratorio (como se indica arriba). Las bombas de muestra se encendieron así como la campana SS-330-DCH también fué activada. La prueba comenzó con el encendido de las bombas de muestra durante aproximadamente 40 minutos, tiempo durante el cual se evaporó el volumen del ácido clorhídrico de la bandeja.

4.      Después de 40 minutos del período de prueba, las mangueras plásticas se retiraron de las bombas de muestra, tapadas y etiquetadas

5.      La prueba fue enviada para su análisis a un laboratorio independiente certificado LAP-AIHA.

RESULTADOS

No se detectó ácido clorhídrico en la atmósfera ambiental de la habitación durante toda la prueba (Posición 4), tampoco se detectó en la ubicación donde respira el operador (Posición 3), ni en la salida de la campana (Posición 2). Teniendo en cuenta el error potencial en el análisis de la muestra y los límites de análisis de detección del método, el filtro parece haber eliminado> 99.99% de los humos/vapores/gases del ácido clorhídrico.

Prueba Química	Posición de la muestra	Cantidad absorbida por manguera flexible	Volumen muestreado	Concentración promedio de la muestra	Concentración
Cloruro de Hidrógeno	Papeleta en blanco	<0.006 mg	n/a	n/a	--
Cloruro de Hidrógeno	Posición 1 (entrada)	0.75 mg	7.8 L	94.4 mg/m3	58.6 ppmv
Cloruro de Hidrógeno	Posición 3 (ambiente del operador)	<0.006 mg	7.5 L	0.8 mg/m3	<0.003 ppmv
Cloruro de Hidrógeno	Posición 2 (salida)	<0.006 mg	7.6 L	0.8 mg/m3	<0.003 ppmv
Cloruro de Hidrógeno	Posición 4 (ambiente de la habitación)	<0.006 mg	7.6 L	0.8 mg/m3	<0.003 ppmv

Tabla 1 - Resultados: Campana corriendo con filtro de Gas ácido.

ANÁLISIS

Los resultados de esta prueba son claros e inequívocos en recomendar el “filtro para gas ácido” en aplicaciones que implican el uso de, o la exposición potencial a, ácido clorhídrico. El filtro eliminó, como se pudo determinar, todo el ácido de la corriente de aire que fue  tratado y redujo  la exposición potencial del operador a partir de más de 50 ppm en “Posición 1” a una concentración que es menor que los límites de detección de los métodos de análisis utilizados “Posición 2” (aproximadamente 0.003 ppm).