MEDICIÓN DE CO2 EN BODEGAS Y CERVECERAS

Medición de CO2 en instalaciones de dedicadas a la elaboración de bebidas alcohólicas.

A lo largo de toda la geografía española disponemos una larga tradición en la producción de bebidas alcohólicas, en concreto cerveceras y bodegas de vino. En dicho tipo de instalaciones se utilizan tanques, depósitos o cubas para el almacenamiento y procesamiento de las distintas materias primas involucradas en la elaboración de este tipo de bebidas. Dichos recipientes y los espacios limítrofes pueden convertirse en una trampa mortal debido a la generación de atmósferas tóxicas.

En este artículo nos centraremos en uno de los gases que generan este tipo de industrias y que pueden constituir un enorme riesgo para los operarios particularmente durante labores de mantenimiento y limpieza de los espacios confinados anteriormente mencionados.

¿CÓMO SE GENERA EL CO2?

El dióxido de carbono es un subproducto de la función celular normal.

El CO2 también se produce cuando se queman combustibles fósiles o cuando se descompone la vegetación. Los suelos superficiales a veces pueden contener altas concentraciones de este gas, debido a la descomposición de la vegetación o cambios químicos en el lecho rocoso.

En el caso de las bodegas o cerveceras, el principal proceso para la producción de vino, cerveza y otras bebidas alcohólicas lo constituye la fermentación alcohólica de distintos compuestos orgánicos. Dicha fermentación es un proceso anaeróbico que además de generar etanol desprende grandes cantidades de dióxido de carbono (CO2) además de energía para el metabolismo de las bacterias anaeróbias y levaduras.

El CO2, junto con el metano, son los componentes principales del gas que se produce en los tanques de tratamiento de aguas residuales y de material de vertederos.

CARACTERÍSTICAS DEL CO2 DESDE EL PUNTO DE VISTA DE LA SEGURIDAD

El CO2 es el cuarto gas más abundante en la atmósfera terrestre.

A temperatura ambiente, el dióxido de carbono (CO2) es un gas incoloro, inodoro y no inflamable.  Además, no es irritante para las mucosas del tracto respiratorio. Por todo ello, consideramos que el CO2 es un gas que presenta bajas o nulas señales de advertencia, lo que lo convierte en un asesino perfecto, completamente imperceptible a los sentidos humanos.

Afortunadamente, las condiciones de exposición baja a moderada generalmente son reversibles cuando se retira a una persona de un ambiente con alto contenido de CO2.

Pero ojo, a altas concentraciones ……

¡¡¡Algo que no ves, no oyes, no hueles, no sientes…….. puede matarte en pocos minutos!!!

La densidad relativa de CO2 es 1,5 siendo la del aire 1. Se trata por lo tanto de un gas más pesado que el aire, y por lo tanto tenderá a acumularse en las capas inferiores del espacio confinado.

A pesar del hecho de que cuando respiramos exhalamos dióxido de carbono y que, por ende, está presente en la atmósfera (aproximadamente 400 ppm), el nivel máximo de seguridad es de 5000 ppm (0,5% por volumen).

VALORES LÍMITE AMBIENTALES DEL CO2

A la hora de expresar el valor o la concentración máxima permitida de CO2 , podemos hacerlo en ppm (partes por millón) o %vol (% en volumen sobre el total de la atmósfera presente). Recordemos que un 10.000 ppm equivale a 1% vol.

En los medidores de gases lo más habitual es que se exprese la concentración en PPM

Los valores máximos permitidos según la normativa española son los publicados anualmente por el ISNHT (Instituto de Seguridad e Higiene en el Trabajo). Este organismo publica 2 valores de exposición limite para cada compuesto, el VLA-ED y el VLA-EC.

VLA-ED o valor límite de exposición diaria – Es la concentración media, medida o calculada de forma ponderada con respecto al tiempo para la jornada laboral real y referida a una jornada estándar de 8 horas diarias. Dicho de otra manera la dosis máxima en una jornada de trabajo.

VLA-EC o valor límite de exposición corta –  Es la concentración media, medida o calculada para cualquier período de 15 min a lo largo de la jornada laboral. Dicho de otra manera la dosis máxima a 15 min.

En el caso del CO2 el INSHT ha publicado una VLA-ED de 5000 ppm, pero no establece un preciso de VLA-EC. Cuando no hay dato publicado sobre el VLA-EC se toma como referencia de valor límite de 3 veces el VLA-ED (ponderado a 30 min) y en ningún caso se debe superar 5 veces el valor del VLA-ED.

EFECTOS DEL CO2 EN EL CUERPO HUMANO

A continuación, podéis encontrar una tabla con los distintos efectos de dióxido de carbono CO2 sobre el cuerpo humano:

PPM / %VOL	EFECTOS SOBRE EL CUERPO HUMANO
300 ppm (0,03% vol.)	No sucede nada, concentración normal en el aire.
3.000 – 5.000 ppm (0,3 -05 %)	Aumento de la frecuencia respiratoria y dolor de cabeza.
5000 ppm (0,5% vol.)	La ventilación pulmonar aumenta en un 5%. Estrés metabólico.
10.000 ppm (1,0% vol.)	Aparecen los primeros síntomas, como sensación de calor y humedad, falta de atención a los detalles, fatiga, ansiedad, falta de energía y debilidad en las rodillas.
20.000 ppm (2,0% vol.)	La ventilación pulmonar aumenta en un 50%, dolor de cabeza intenso tras varias horas de exposición.
50.000 – 100.000 ppm (5 a 10% vol.)	Jadeo y fatiga extremas al punto de quedar exhausto sólo por respirar y dolor de cabeza agudo. Inconsciencia. La exposición prolongada a valores superiores a 5% VOL puede provocar problemas de salud irreversibles e incluso la muerte.
> 200.000 ppm (>20% vol.)	Inconsciencia rápida. Muerte.

FUENTE: Dangerous Properties of Industrial Materials, Sexta edición -Irving Sax

Dada la peligrosidad de este tipo de atmósferas será preciso evaluar y planificar correctamente los trabajos a realizar, teniendo en cuenta la eventual necesidad de detectores de gases, ventiladores o extractores de aire, equipos de aire fresco y trípodes o pescantes de rescate.

MÉTODOS DE DETECCIÓN Y MEDICIÓN DE CO2

Para la medición de CO2 existen en el mercado distintos tipos de detectores fijos y portátiles.

MEDIR CO2 POR DESPLAZAMIENTO DE O2. (SPOILER: MUY MALA OPCIÓN)

El utilizar medidores de O2 para detectar CO2 es un error frecuente y muy grave. En innumerables ocasiones me han comentado el uso de detectores de O2 para medir de forma indirecta CO2, partiendo de la base de que en caso de una fuga de CO2 este desplazaría el oxígeno, y por lo tanto, el medidor de O2 (mucho más económico que el de CO2) nos avisaría de la presencia de un gas.

En este sentido debemos tener presentes varias cuestiones fundamentales:

1º Debemos partir de que la concentración en atmósfera limpia es de aproximadamente 78 % de nitrógeno (N2) y 21 % de oxígeno (O2).

2º Tenemos que considerar que en caso de una fuga o generación CO2, la cantidad de gas desplazado no será directamente sobre el O2, sino que se repartirá entre el N2 y el O2 en la misma proporción que se encuentran en la atmósfera.

3º Los detectores de O2 tienen su primer nivel de alarma tarado, normalmente a 19,5% VOL, lo que implica que para que se active la alarma, debería haber un desplazamiento superior a 1,4 % VOL de O2 (desde los 20,9 % habituales hasta que baje a 19,5 %).

Teniendo en cuenta la relación aproximada 78/21 de N2/O2 en la atmósfera normal tendría que producirse una concentración de CO2 de casi el 7% para lograr una bajada de O2 hasta 19,5%. Este 7% de CO2 implicaría una atmósfera extremamente tóxica que podría provocar incluso la muerte del trabajador.

Hasta aquí hemos considerado condiciones donde la mezcla de gases es homogénea, pero en la práctica esto no es así. Como hemos visto anteriormente el CO2 tiene una densidad relativa de 1,5, es decir, que es más pesado que el aire (y más pesado que O2). Esto implica que el CO2 tiende a acumularse en las capas más bajas del estrato del espacio confinado mientras que el O2 se distribuye uniformemente en todo el espacio. Dicha estratificación de gases provoca que la medición varíe en función de la cota o altura a la que se tome. Esto es esencial tomarlo en cuenta a la hora de diseñar la estrategia de medición y la posible ubicación de los detectores de gases.

En conclusión, no se puede garantizar la seguridad de los operarios que realizan trabajos en espacios confinados con riesgos derivados de la presencia de CO2 únicamente utilizando medidores o detectores de O2.

TECNOLOGÍA DE MEDICIÓN INFRARROJA

Para la medición de CO2, el método más utilizado en los sensores que llevan los detectores es el de absorción infrarroja.

 

Detector de CO2 para espacios confinados

 

 

Se basan en el principio de que cada gas absorbe una cierta longitud de onda del espectro en una cierta cantidad. Lo que hace el sensor es emitir una cierta longitud de onda y compararla con la recibida. En base a la diferencia que existe entre la emitida y la recibida sabemos la concentración del compuesto que existe.

Esta tecnología nos proporciona mediciones más precisas y estables que otras como la empleada en los sensores electroquímicos.