Comentarios sobre los métodos de muestreo de polvo

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La detección de polvo es un aspecto clave en las pruebas de salud ocupacional. Y el punto central de dichas pruebas es la toma de muestras; por lo tanto, la toma de muestras de polvo constituye el elemento más importante dentro de las pruebas de salud ocupacional. Sin embargo, dado que el entorno donde se realizan las tomas de muestras en el lugar de trabajo es relativamente complejo y hay muchos factores que pueden interferir, el método utilizado para tomar las muestras resulta ser extremadamente importante. Elegir el método correcto para tomar muestras es la tarea principal para reducir los errores en las pruebas. La toma de muestras de polvo se divide en dos categorías: la toma de muestras de polvo total y la toma de muestras de polvo exhalado. Cada una de estas categorías se divide a su vez en toma de muestras individuales y toma de muestras en puntos específicos. A continuación, haremos un análisis de estos cuatro métodos:
**Toma de muestras de polvo total**:
1. **Polvo total individual**: Para esta técnica se utilizan cajas de muestreo con un diámetro de 37 mm o 40 mm. La tasa de flujo de aire es de 1 a 5 L/min. Se emplean dispositivos de muestreo individuales, y la dirección del flujo de aire simula la respiración humana: desde abajo hacia arriba ； El tiempo de muestreo corresponde al tiempo total de exposición del trabajador ； 2. Muestreo en puntos fijos: Para el muestreo en puntos fijos se utilizan cajas de muestreo con un diámetro de 37 mm o 40 mm. El caudal de muestreo es de 15 a 40 L/min. Se emplean dispositivos de muestreo de polvo en puntos fijos; no se especifica la dirección del flujo de aire ； El tiempo de muestreo es de 15 minutos; la muestreo se realiza en el momento en que la concentración es más alta, es decir, en los puestos de trabajo donde la concentración alcanza su valor máximo ； A través de estas dos comparaciones, se puede observar que, para los polvos individuales, es necesario tomar muestras en la dirección de la respiración; la entrada de aire debe estar orientada hacia abajo, y las muestras de polvo deben consistir principalmente en partículas de tamaño PM10 o menor. Actualmente, en China, el método de muestreo para los polvos en puntos específicos consiste en orientar la entrada de aire horizontalmente, lo que hace que las muestras contengan principalmente partículas de mayor tamaño. Sin embargo, según los requisitos de la norma GBZ2.1, el polvo total es aquel que puede llegar a todo el tracto respiratorio ； El polvo de gran tamaño no puede entrar en las vías respiratorias; el polvo que sí llega a ellas es, principalmente, aquel con un tamaño inferior a PM10. Si no se tiene en cuenta la diferencia en el tiempo durante la toma de muestras, podemos realizar varios ensayos de comparación: método de comparación: muestreo transversal en un punto fijo a una tasa de 9 L/min y muestreo longitudinal en un punto fijo a una tasa de 5 L/min ； Lugar de comparación: 1. Zona de excavación en las minas de carbón ； 2. Corredor de retorno de aire en las minas de carbón ； 3. Extremo posterior de la cinta transportadora en las minas de carbón ； Lugar de muestreo | Número de muestra | M1 (mg) | M2 (mg) | Δm (mg) | V (L) | C (mg/m3)
210606 – Punto de transferencia en la zona de excavación del túnel de retorno: Horizontal 01 | 11.03 | 15.39 | 4.36 | 135.64 | 32.14 | Vertical 01 | 13.27 | 14.19 | 0.92 | 77.090 | 11.93
210606 – Túnel de retorno en la zona de excavación: Horizontal 02 | 13.90 | 15.56 | 1.66 | 135.58 | 12.24 | Vertical 02 | 12.77 | 13.53 | 0.76 | 75.639 | 10.05
Lado de retorno de la cinta transportadora en el pozo principal: Horizontal 03 | 13.09 | 15.19 | 2.10 | 135.60 | 15.49 | Vertical 03 | 11.22 | 11.68 | 0.46 | 75.834 | 6.07
Según los datos anteriores, las concentraciones obtenidas con el método de muestreo horizontal son aproximadamente 3 veces mayores que las obtenidas con el método vertical cuando se genera polvo (en los puntos 1 y 3). En el punto 2, donde no hay polvo, las concentraciones son aproximadamente 1.2 veces mayores. Al analizar la dispersión del polvo, se observa que en los puntos 1 y 3, el polvo recolectado mediante el método horizontal está compuesto principalmente por partículas grandes, mientras que en el punto 2, tanto el polvo recolectado por el método horizontal como el vertical está compuesto por partículas pequeñas. De esto se puede deducir que la forma correcta de tomar muestras de polvo en puntos específicos es mediante una toma de muestra con entrada de aire vertical. Pero, ¿por qué los dispositivos de muestreo disponibles en el mercado utilizan una entrada de aire horizontal? Dado que se trata de dispositivos de muestreo para la higiene ambiental, no son adecuados para la higiene ocupacional. Durante el muestreo en entornos de higiene ambiental, prácticamente no existen partículas de gran tamaño (a menos que haya tormentas de polvo). Por lo tanto, la dirección del flujo de aire no afecta los resultados del muestreo. La toma de muestras para la salud ocupacional solo puede realizarse en modo de admisión de aire vertical, y no en modo de admisión de aire horizontal, como se muestra en la figura. Muestreo de polvo respirado: 1. Polvo respirado individual: Para el polvo respirado individual se utilizan dos métodos de separación: el separador ciclónico y el separador por impacto. El caudal de muestreo varía según las características del separador, pero la curva de separación debe cumplir con las curvas establecidas por BMRC o ACGIH (ver figura). El tiempo de muestreo suele ser el tiempo que el trabajador pasa en contacto con el polvo a lo largo del día ； 3. Muestreo en puntos específicos: El método de muestreo en puntos específicos también cuenta con dos tipos de separadores: los separadores de tipo ciclónico y los separadores de tipo de impacto. En ambos casos, se exige que la curva de separación cumpla con las normas BMRC o ACGIH. El tiempo de muestreo es de 15 minutos, y el momento adecuado para tomar las muestras es durante el período en que la concentración es más alta, es decir, en los puestos de trabajo donde la concentración es máxima ； Utilizamos estas dos formas de separación para realizar otro conjunto de pruebas de comparación ； Método de comparación: muestreo transversal en un punto fijo a 20 L/min y muestreo longitudinal en un punto fijo a 10 L/min ； Lugar de comparación: 1. Zona de excavación en las minas de carbón ； 2. Corredor de retorno de aire en las minas de carbón ； 3. Extremo posterior de la cinta transportadora en las minas de carbón ； Lugar de muestreo, Número de muestra: M1 (mg), M2 (mg), Δm (mg), V (L), C (mg/m3).
En el punto de transferencia en la sección de excavación del túnel de retorno 210606: Tipo de muestreo por impacto 01: 12.52, 17.01, 4.48; 300, 11.59. Tipo de muestreo por ciclón 01: 13.32, 13.64, 0.32; 150, 2.12.
En el túnel de retorno de la sección de excavación del túnel de retorno 210606: Tipo de muestreo por impacto 02: 12.35, 12.76, 0.41; 300, 1.37. Tipo de muestreo por ciclón 02: 11.99, 12.18, 0.19; 150, 1.25.
En el lado de retorno de la cinta transportadora del pozo principal: Tipo de muestreo por impacto 03: 12.68, 13.94, 1.26; 300, 4.21. Tipo de muestreo por ciclón 03: 12.91, 13.08, 0.17; 150, 1.15.
Según estos datos, se puede observar que en los lugares donde se genera polvo (lugares 1 y 3), las concentraciones obtenidas con los métodos de muestreo por impacto y por ciclón difieren mucho. En cambio, en los lugares donde no se genera polvo (lugar 2), las concentraciones son muy similares. Además, al analizar la dispersión de las muestras, se observa que en los lugares 1 y 3, las muestras obtenidas con el método de muestreo por impacto contienen una cantidad significativamente mayor de partículas grandes de polvo, en comparación con las muestras obtenidas con el método de muestreo por ciclón. En el lugar 2, las concentraciones de ambos tipos de polvo son similares ； ¿Por qué se produce este fenómeno? Para responder a esta pregunta, hay que comenzar hablando de los ensayos de certificación de curvas de separación y de los principios detrás de estos dos métodos. 1. Método de prueba de certificación: Al realizar la certificación de la curva de separación de cualquier tipo de dispositivo de separación, se utilizan generadores de aerosoles con tamaños de partículas diferentes para producir aerosoles. Estos aerosoles se separan mediante el dispositivo de separación y luego se compara la eficiencia de separación. Cuando la eficiencia de separación es del 50% para aerosoles de 4 μm, se cumple con la curva ACGIH; cuando esa eficiencia es del 50% para aerosoles de 5 μm, se cumple con la curva BMRC ； En este experimento, se realizaron pruebas de separación para aerosoles de diferentes tamaños de partículas; no se mezclaron todos los aerosoles para realizar el experimento al mismo tiempo. 2. Separador de tipo ciclónico: Al entrar el aire por la entrada del separador de tipo ciclónico, el flujo de aire gira en dirección tangencial a la pared interna del separador. Las partículas de polvo más grandes se depositan con mayor rapidez, yendo a parar al compartimento destinado a ellas. Las partículas de polvo más pequeñas, en cambio, se depositan más lentamente y quedan atrapadas en la membrana filtrante. 3. Separador por impacto: Al entrar el aire por la entrada de aire del separador por impacto, este choca directamente contra la placa de impacto. Esta placa está recubierta con aceite de silicona, lo que permite que los polvos de diferentes tamaños se adhieran a ella en proporciones adecuadas. El polvo restante queda atrapado en la membrana filtrante. Según los principios de estos dos métodos, se puede observar que el separador ciclónico logra separar adecuadamente el polvo que cumple con las curvas A y B, incluso cuando hay muchas partículas grandes, gracias al uso del método de sedimentación. Sin embargo, el separador por impacto presenta problemas: 1) En las pruebas de certificación no se realizó una evaluación adecuada de las partículas grandes; además, con un flujo de aire horizontal en el lugar donde se encuentra el separador, es posible que cualquier tipo de partícula grande entre en él ； 2. En la placa de impacto se adhieren al mismo tiempo partículas de polvo de gran tamaño con diferentes tamaños, lo que dificulta que se adhieran las partículas de polvo más pequeñas ； 3. La concentración de polvo de partículas grandes es alta; rápidamente, el filtro se satura, y entonces una gran cantidad de polvo de partículas grandes llega al filtro. Misma pregunta: ¿por qué se utilizan estos separadores por impacto para recoger el polvo del aire en el mercado? La respuesta es la misma: se trata de dispositivos utilizados para la toma de muestras del medio ambiente. En esos casos, no hay factores que generen polvo de partículas grandes, por lo que no existe interferencia con los separadores de impacto. Pero en el ámbito de la salud ocupacional es diferente: la toma de muestras de polvo se realiza precisamente cuando se generan partículas grandes y la interferencia es más severa. Por eso, no se pueden utilizar samplers de tipo impacto con entrada de aire horizontal; en su lugar, deben utilizarse samplers de tipo ciclón o aquellos con la entrada de aire orientada hacia abajo.