Por qué desaparece el oxígeno incluso cuando el tanque está vacío

El tanque de lastre es el espacio en el que se carga y descarga agua de mar para regular el calado, la estabilidad, el asiento longitudinal y los esfuerzos del casco del buque. Aunque parezca vacío después de evacuar el agua, no está diseñado para que las personas permanezcan en él de forma continuada; sus accesos son limitados y carece de ventilación natural suficiente. La Resolución A.1050(27) de la Organización Marítima Internacional (IMO) identifica los tanques de lastre como un ejemplo representativo de espacio cerrado a bordo. El riesgo principal no surge solo cuando entra un «gas malo». Si se interrumpe el intercambio de aire con el exterior, el hierro, la humedad, las sales, la materia orgánica y los microorganismos presentes en el tanque pueden consumir el oxígeno que ya contenía.

El oxígeno atmosférico suele rondar el 20.9 %, pero este valor no se mantiene de forma natural en un tanque cerrado. Toda la pared del tanque es una superficie de reacción, y los sedimentos húmedos y los rincones de las tuberías actúan como pequeños reactores que consumen oxígeno de manera continua. Si la ventilación es insuficiente, no hay vía para reponer el oxígeno consumido. Como la caída de la presión parcial de oxígeno no se detecta por el olor ni a simple vista, no se puede considerar seguro todo el interior solo porque la escotilla esté abierta o porque se haya medido un valor normal en la parte superior.

La oxidación del hierro extrae oxígeno de la atmósfera del tanque

Cuando se forma una película de agua sobre la superficie del acero al carbono, se producen reacciones electroquímicas en distintas zonas microscópicas. La reacción anódica, en la que el hierro cede electrones y se convierte en iones de hierro, puede expresarse como `Fe → Fe²⁺ + 2e⁻`. En otras zonas tiene lugar la reacción catódica `O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻`, en la que el oxígeno disuelto acepta electrones y forma iones hidróxido. Después, los iones de hierro y de hidróxido se transforman, pasando por hidróxido de hierro, en diversos óxidos e hidróxidos de hierro hidratados: los productos que llamamos óxido. Lo importante de todo el proceso es que las moléculas de oxígeno se unen a los productos sólidos de corrosión y disminuye el oxígeno libre tanto en la fase gaseosa como en el agua.

Los cloruros del agua de mar pueden activar las celdas de corrosión al aumentar la conductividad eléctrica del agua y favorecer la rotura localizada de las películas protectoras. La velocidad de reacción no es uniforme en daños de pintura, soldaduras, esquinas, detrás de refuerzos ni en el límite entre el agua y el aire. Si, tras vaciar el tanque, permanecen humedad y sal, se repiten los ciclos de mojado y secado y la corrosión continúa. El consumo de oxígeno también puede concentrarse localmente en pequeñas zonas desprendidas y grietas, más que en grandes superficies donde la pintura parece intacta.

La investigación de accidentes de la Marine Accident Investigation Branch (MAIB) del Reino Unido sobre el buque de pasajeros Saga Rose muestra este principio en un accidente real. Un tripulante murió tras entrar en un tanque de lastre casi vacío, y el organismo investigador concluyó que la corrosión del acero expuesto a aire húmedo durante unos 3 años había consumido oxígeno y que una sola abertura de ventilación natural apenas mezclaba aire fresco. La concentración estimada de oxígeno era del 6~8 %. Es una evidencia contundente de que incluso un «tanque vacío sin carga» puede, solo por corrosión, convertirse en una atmósfera incapaz de sostener la vida.

Condiciones que determinan la velocidad de consumo de oxígeno

Para que el hierro se oxide se necesitan hierro, agua y oxígeno, pero la velocidad real en un tanque depende de la temperatura, la salinidad, el pH, el estado del recubrimiento, el tiempo de retención de humedad y el movimiento del oxígeno. Al subir la temperatura pueden acelerarse muchas reacciones y la difusión, y el agua residual con alta salinidad favorece las reacciones electroquímicas. Por otro lado, en un punto concreto donde el oxígeno se ha agotado por completo, la reacción catódica que usa oxígeno puede ralentizarse. Eso no significa que el peligro haya terminado. Si entra oxígeno desde otra zona o el tanque vuelve a mojarse, la reacción se reanuda y pueden continuar reacciones microbianas adaptadas a condiciones pobres en oxígeno y otras formas de corrosión.

También importan el tamaño del tanque y la relación entre la superficie de acero y el volumen de aire. Los tanques de doble fondo, delgados y complejos, tienen gran superficie por los refuerzos, las cuadernas y las tuberías, y el flujo de aire se ve fácilmente obstaculizado. Aunque se oxide la misma cantidad de hierro, el cambio de concentración de oxígeno será mayor si el volumen de aire es pequeño. Por eso no se puede calcular la ventilación necesaria solo a partir del tiempo que la escotilla ha permanecido abierta. La dirección del viento, la disposición de los conductos, la ubicación de la impulsión y extracción, la estructura interna y la altura del agua restante determinan el intercambio de aire real.

La actividad microbiana genera a la vez deficiencia de oxígeno y gases tóxicos

El agua de lastre y el agua residual pueden contener microorganismos y materia orgánica. En las zonas donde queda oxígeno, los microorganismos aerobios descomponen la materia orgánica, usan el oxígeno como aceptor de electrones y producen dióxido de carbono, agua y biomasa. De forma simplificada, la materia orgánica puede representarse como `CH₂O` y expresarse como `CH₂O + O₂ → CO₂ + H₂O`. Si hay muchos sedimentos, restos de algas, materia orgánica procedente del puerto, residuos de lavado y agua estancada, puede aumentar la demanda de oxígeno por respiración microbiana.

En el interior de sedimentos donde se ha agotado el oxígeno, los microorganismos anaerobios, como las bacterias reductoras de sulfato, pueden utilizar el sulfato del agua de mar para formar sulfuro. Cuando este sulfuro entra en equilibrio con iones de hidrógeno, puede generarse sulfuro de hidrógeno (H₂S). El HSE británico advierte de casos en que bacterias reductoras de sulfato generaron altas concentraciones de H₂S en tanques de carga y de residuos oleosos con alto contenido de agua. Esto no significa que todos los tanques de lastre alcancen la misma concentración, pero sí que la actividad microbiana no debe verse solo como una cuestión de oxígeno. Puede haber poco oxígeno y, al mismo tiempo, gases de toxicidad aguda como el H₂S, por lo que un sensor de oxígeno no sustituye a un sensor de gases tóxicos.

Alterar el tanque también modifica la distribución del riesgo. Al bombear agua residual, pisar sedimentos o pulverizar agua de lavado, pueden liberarse gases presentes en el agua o en los lodos. El aire superior con oxígeno normal puede mezclarse de repente con bolsas inferiores pobres en oxígeno o con H₂S. Por ello, las mediciones previas en reposo no garantizan automáticamente la atmósfera después de dragado, limpieza, soldadura, retirada de pintura o maniobras de lastre durante el trabajo.

La inertización y los residuos añaden riesgo por vías distintas

Si entra nitrógeno u otro gas inerte desde tanques adyacentes, tuberías u operaciones anteriores, el oxígeno se diluye aunque no se consuma químicamente. El nitrógeno es incoloro e inodoro, por lo que no puede distinguirse con los sentidos humanos. La IMO advierte de que el nitrógeno crea deficiencia de oxígeno en tanques y espacios vacíos, y también supone peligro alrededor de las salidas de purga. Un espacio con historial de inertización no debe considerarse, antes de ventilarlo y ensayarlo, un «lugar seguro porque el gas no reacciona», sino una atmósfera que ha sido convertida deliberadamente en irrespirable.

Un aislamiento incompleto de las tuberías, respiraderos comunes, fugas de válvulas o pequeñas rendijas pueden permitir que nitrógeno, vapores de hidrocarburos o gases tóxicos migren desde espacios adyacentes. La IMO exige evaluar por separado los espacios adyacentes conectados con espacios peligrosos. Aunque el tanque de lastre no esté normalmente sujeto a inertización, deben comprobarse las vías de entrada según el tipo de buque, la configuración de las tuberías, la carga anterior y el historial de reparaciones.

Los residuos son otra variable. Componentes de aceite, detergentes, pinturas, disolventes, contaminantes de carga y depósitos de corrosión pueden consumir oxígeno, liberar vapores o interferir con la respuesta de los sensores. Las capas de pintura recién aplicadas liberan disolventes durante el curado, y algunas pinturas de curado oxidativo pueden consumir oxígeno. Por eso la IMO incluye la carga anterior, la ventilación y los recubrimientos del tanque en la evaluación preliminar, y subraya que pueden permanecer zonas deficientes de oxígeno por la estructura interna, los residuos y los recubrimientos. Medir solo O₂ sin comprobar las fichas de seguridad de las sustancias y el historial del tanque no permite descartar una atmósfera peligrosa.

Por qué no basta una medición en un solo punto

A menudo se explica que los gases «pesados están abajo y los ligeros arriba», pero la atmósfera real de un tanque no es tan simple. La difusión molecular tiende a mezclar, pero las diferencias de temperatura, el punto de entrada, la liberación desde la superficie del agua residual, los chorros de ventilación, el movimiento del casco y los mamparos internos crean gradientes de concentración. Los vapores de H₂S o de hidrocarburos pueden acumularse en zonas bajas, pero también detectarse a otras alturas según las corrientes turbulentas y las condiciones térmicas. Si el nitrógeno entra por una tubería concreta, su ubicación no se puede predecir solo por la densidad.

Las cuadernas y vagras del doble fondo, los registros, los largueros y la parte inferior de las escaleras interrumpen el flujo de aire. Los puntos próximos al conducto de impulsión pueden mostrar oxígeno normal, mientras que pueden quedar bolsas deficientes de oxígeno en esquinas opuestas o detrás de refuerzos. La IMO exige ensayar a tantas alturas como sea necesario para obtener muestras representativas y sospechar deficiencia de oxígeno, incluso después de una determinación de seguridad, allí donde estructuras o residuos bloqueen la ruta de ventilación. El «20.9 % justo bajo la escotilla» no es el valor del fondo del tanque ni de un compartimento remoto.

El plan de medición debe incluir, como mínimo, las zonas superior, media e inferior y las zonas remotas por las que se desplazarán los trabajadores. Según la forma del tanque, deben añadirse los compartimentos izquierdo y derecho, detrás de los refuerzos, sobre el agua residual y alrededor del pozo de sentina y las tuberías. Hay que esperar a que se estabilice el valor; en los equipos con bomba, al tiempo de transporte derivado del volumen interno de la manguera y del caudal de la bomba debe añadirse el tiempo de respuesta del sensor. Cuanto más larga sea la manguera, la prisa por leer la pantalla antes de que la muestra llegue al sensor puede generar valores normales falsos. También deben revisarse el condensado, las fugas, las mangueras dobladas y la adsorción de gases reactivos.

El muestreo remoto cartografía los riesgos antes de la entrada

La resolución de la IMO presenta un método para enviar mangueras flexibles o líneas fijas de muestreo a puntos remotos y realizar ensayos sin que entre una persona. Ese es el principal valor del muestreo remoto. Primero se comprueba la zona alrededor de la escotilla con un equipo calibrado y cuya función se ha verificado en una ubicación exterior segura; después se desplaza la sonda gradualmente desde la parte superior a la inferior y se registra el valor estable en cada punto. Deben medirse el oxígeno, los gases o vapores inflamables y los gases tóxicos identificados en la evaluación preliminar. Un indicador normal de oxígeno o inflamabilidad no permite suponer que no haya H₂S ni un disolvente concreto.

Conviene vincular el orden y la ubicación del muestreo al plano del tanque. Registrar el nombre del punto, la altura, la longitud de la sonda, el estado de ventilación, la hora, los valores de oxígeno, gases inflamables y tóxicos, el equipo y la persona que realiza la medición ofrece más reproducibilidad que una marca de «medido». La IMO recomienda detener la ventilación y ensayar después de que la atmósfera se estabilice para hacer una determinación precisa, pero eso no significa entrar sin ventilación. Tras completar el ensayo previo en estado estable, debe mantenerse la ventilación necesaria conforme al procedimiento de permiso y volver a ensayar si hay una interrupción o un cambio en el trabajo.

El muestreo remoto también tiene límites. La parte inferior de una escalera o los compartimentos bloqueados a los que no llega la sonda siguen siendo zonas no medidas. En ese caso, las zonas que no se pudieron medir no deben considerarse seguras y deben indicarse en la evaluación de riesgos. Al abrirse rutas de acceso pueden mezclarse nuevas bolsas, por lo que también se requiere que quienes entren lleven un detector personal multigás calibrado, junto con vigilancia exterior, comunicación y preparación de rescate.

La razón química para la monitorización continua

La corrosión y la respiración microbiana no se detienen porque haya terminado la medición previa. La limpieza, la eliminación de incrustaciones, la soldadura o el corte, la pintura y la alteración de lodos producen nuevos reactivos y vapores, y el movimiento del lastre o los cambios de asiento del buque pueden trasladar atmósferas atrapadas a la zona de trabajo. Una avería del ventilador o el desprendimiento de un conducto pueden cortar súbitamente el aporte de oxígeno. Por ello, una atmósfera segura no es un certificado recibido una vez, sino un estado que cambia con el tiempo.

El documento de criterios de NIOSH para espacios cerrados informó de que, en 28 de los 80 accidentes investigados, los gases tóxicos o la deficiencia de oxígeno no existían en el momento de la entrada, sino que se generaron durante el trabajo o entraron de forma inesperada. La IMO también indica que la atmósfera debe ensayarse con frecuencia durante la ocupación, que se debe evacuar de inmediato si las condiciones empeoran y que la frecuencia de ensayo debe aumentar cuando cambien las condiciones de trabajo. Los monitores continuos de lectura directa muestran pronto esos cambios, pero los ajustes de alarma, los objetivos de medición, el rango de los sensores y las sensibilidades cruzadas deben corresponder al riesgo.

La vigilancia continua puede combinar equipos personales en la zona de respiración de la persona que entra y, cuando sea necesario, equipos fijos o móviles en varios lugares del tanque. Las alarmas deben configurarse de modo que se oigan y se vean, y deben compartirse con el vigilante exterior. Si un sensor supera su límite de medición o indica avería, batería baja o caudal bajo, no debe interpretarse como «sin valor», sino como una atmósfera de estado desconocido. Si durante el trabajo disminuye el oxígeno, aumentan los gases tóxicos, se pierde la ventilación o se interrumpe la comunicación, no se debe entrar más profundamente para averiguar la causa: hay que evacuar de inmediato y reevaluar conforme al procedimiento.

Las mediciones son solo una parte del permiso de entrada

El criterio de ejemplo de la IMO propone un nivel estable de oxígeno del 21 % por volumen para fines de entrada, y añade que los requisitos nacionales pueden establecer rangos de seguridad distintos. Estas cifras no deben copiarse como una línea de aprobación universal y autónoma. Deben aplicarse conjuntamente la legislación del Estado de abanderamiento y del país del puerto, el sistema de gestión de la seguridad de la empresa y las directrices según el tipo de trabajo y el equipo. Además, la concentración de oxígeno no indica la toxicidad ni la inflamabilidad. Cada riesgo requiere los sensores y criterios adecuados.

El código de prácticas de la ILO para la prevención de accidentes a bordo considera inseguros todos los espacios cerrados hasta que pueda demostrarse su seguridad, y exige evaluación por personal competente, identificación de peligros, preparación y aislamiento del espacio, ensayo atmosférico, permisos de trabajo, procedimientos de entrada y ventilación continua. En otras palabras, los instrumentos de medición no pueden compensar válvulas sin aislar, una entrada sin preparación para el rescate, la ausencia de un supervisor o una comunicación insuficiente. Incluso si se obtiene un valor seguro, debe reevaluarse si ha vencido la vigencia del permiso o han cambiado el trabajo, la ventilación o las condiciones de lastre.

Este artículo es una guía técnica para comprender las reacciones de corrosión y microbianas y elaborar un plan de medición. No sustituye el permiso real de entrada al tanque de lastre, el sistema de gestión de seguridad del buque, la evaluación legal de riesgos, el juicio de una persona competente responsable ni el plan de aislamiento, ventilación, vigilancia, comunicación y rescate. Los espacios no ensayados deben tratarse como inseguros y, aunque se encuentre a una persona inconsciente, no se debe entrar tras ella sin formación ni protección respiratoria.

Puntos clave para recordar en el trabajo de campo

  • La corrosión es una reacción electroquímica en la que el hierro pierde electrones y el oxígeno se reduce; en un tanque cerrado, esta reacción puede reducir continuamente el oxígeno del aire.

  • La respiración microbiana del agua residual y la materia orgánica consume oxígeno y, en condiciones anaerobias, pueden surgir peligros tóxicos separados como el H₂S.

  • La inertización con nitrógeno no elimina el oxígeno mediante reacción, sino que lo diluye; el resultado, sin embargo, es la misma atmósfera irrespirable. También deben evaluarse las vías de entrada desde espacios adyacentes y tuberías.

  • Las concentraciones pueden estratificarse y localizarse por estructuras internas, residuos, recubrimientos y puntos ciegos de ventilación. Las zonas superior, media e inferior y las zonas remotas de trabajo deben medirse a distancia.

  • La medición antes de la entrada es una fotografía instantánea. Durante el trabajo se necesita vigilancia continua o suficientemente frecuente ante la corrosión, las operaciones, la alteración del agua residual, el movimiento del lastre y los fallos de ventilación.

  • Los valores normales de medición no sustituyen un permiso de entrada. Deben cumplirse también las condiciones de aislamiento, ventilación, vigilancia, comunicación, preparación de rescate y nuevo ensayo.

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