Este mapa no es un plano de distribución, sino un orden para localizar los peligros
En una acería integrada, el monóxido de carbono (CO) no es solo un contaminante secundario que aparece por casualidad. En la fabricación de coque está presente como componente del gas de coquería generado al calentar carbón sin aire; en el alto horno se forma por la reacción del coque con el aire caliente y actúa como gas reductor que extrae el oxígeno del mineral de hierro. Dentro del proceso es un combustible útil, pero, cuando sale de los equipos, se convierte en un riesgo de intoxicación aguda difícil de detectar por el color o el olor.
Por tanto, un mapa de CO no debe comenzar colocando unos cuantos puntos junto a los nombres de los equipos. En una misma capa deben superponerse el flujo normal del proceso, los límites de presión, las conexiones donde puede haber fugas, las rutas de descarga anormal y los lugares donde las personas permanecen o circulan. El mapa de este artículo es conceptual: no representa la distribución real ni las ubicaciones de detectores de una acería concreta. El mapa real de detectores debe ser elaborado y validado por personal cualificado a partir de la información de seguridad de procesos, los diagramas de tuberías e instrumentación, los datos de ventilación y meteorología, los recorridos de trabajo, el historial de incidentes y alarmas y la evaluación de riesgos in situ del centro correspondiente.
Rutas del CO por proceso de un vistazo
El flujo conceptual puede leerse del siguiente modo.
La zona de coque comprende la carga de carbón, las cámaras de carbonización, los tubos ascendentes y cuellos de cisne, el colector de gas, los equipos de recuperación de subproductos, las tuberías de gas depurado y los puntos de consumo de combustible.
La zona del alto horno comprende la carga por el tragante, las reacciones dentro del horno, las tuberías de extracción del gas de tragante, los equipos de desempolvado y lavado, el gasómetro y la red principal, las estufas de aire caliente y otros puntos de consumo de combustible.
En ambos flujos, el gas de proceso puede escapar al ambiente de trabajo por puertas, tapas, válvulas, bridas, juntas de expansión, drenajes, sellos hidráulicos, conexiones de instrumentos, purgas, venteos y bleeders.
El gas que recorre largas distancias por tuberías crea nuevos puntos de fuga o combustión incompleta en calderas, hornos de calentamiento, estufas de aire caliente y estaciones de mezcla de gases alejados del equipo donde se generó.
El lugar real de exposición al CO liberado no depende solo de la fuente. También lo determinan la dirección del viento, la temperatura, la presión, los huecos entre edificios, las cubiertas, las plataformas, los fosos, los pasos subterráneos y el tiempo de permanencia de las personas.
La descripción del proceso de producción de coque de la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos muestra que las sustancias volátiles generadas durante la carbonización pasan por los tubos ascendentes y los cuellos de cisne hasta el colector, y que, después del enfriamiento, la eliminación de alquitrán, la recuperación de amoníaco y aceites ligeros y la desulfuración, el gas de coquería depurado se utiliza como combustible. La descripción del proceso siderúrgico de la misma agencia presenta la ruta por la que el gas con CO recuperado de la parte superior del alto horno se desempolva y lava antes de emplearse como combustible en las estufas de aire caliente y otros procesos. Dibujar primero estas dos rutas ayuda a no pasar por alto los peligros que existen más allá de la fuente de generación.
Zonas que deben señalarse en el proceso de coque
Zona de carga y parte superior de la batería
Al cargar el carbón, la generación de gas y las variaciones de presión son intensas al principio de la carbonización. Si las tapas de los orificios de carga, los sombreretes de los tubos ascendentes, los cuellos de cisne, los reguladores o las conexiones del colector se obstruyen o sellan mal, el gas bruto que contiene CO puede escapar a la parte superior de la batería. La norma de emisiones de hornos de coque de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de Estados Unidos exige inspeccionar los cuellos de cisne, los standpipes, los sombreretes y los orificios de carga antes de cargar, y mantener las vías de gas y el sistema de aspiración. Esto significa que importa no solo el humo visible, sino también la integridad de la ruta por la que el gas debe evacuarse de forma estable hacia el colector.
En el mapa, toda la parte superior de la batería se representa como una zona de peligro lineal, no como un único punto. Se diferencian los orificios de carga de cada horno, las filas de tubos ascendentes, el colector y las tuberías transversales, los elementos de regulación de presión y los pasillos de inspección; los escenarios de trabajo, como la carga, la retirada de carbonilla y la apertura de tapas, se sitúan en capas separadas. La zona superior no es siempre segura ni siempre peligrosa por el mero hecho de estar elevada. El ascenso del gas bruto caliente, su desplazamiento lateral por el viento y los remolinos creados por estructuras cercanas pueden producirse al mismo tiempo.
Lados de empuje y de coque, y puertas de los hornos
Las puertas y marcos de los hornos, las puertas pequeñas y las grietas son puntos de fuga recurrentes durante la carbonización. Al abrir las puertas y expulsar el coque, el estado del proceso cambia bruscamente y se aproximan trabajadores y equipos móviles. El mapa distingue los lados de empuje y de coque y conecta los trabajos de mantenimiento, limpieza y sellado de puertas con las cabinas de la máquina deshornadora y del carro guía, las posiciones de espera y los pasos peatonales.
En las zonas de expulsión, transporte y apagado del coque incandescente también puede generarse CO según el estado de combustión y la ventilación. Sin embargo, la torre de apagado no puede utilizarse como sustituto para evaluar el riesgo de fuga de gas bruto de la batería. La carga, las fugas durante la carbonización, la expulsión y el apagado en húmedo o en seco tienen causas y patrones temporales diferentes; por ello, deben evaluarse por separado el historial de alarmas y la exposición durante el trabajo.
Sistemas de recuperación y depuración de subproductos
Después del colector hay varios equipos cerrados: enfriadores de 1.ª etapa, extractores, separadores de alquitrán, unidades de recuperación de amoníaco y aceites ligeros y eliminación de sulfuro de hidrógeno, entre otros. El riesgo de esta zona no disminuye por estar lejos de los hornos. El gas se comprime y transporta, y pasa repetidamente por válvulas y bombas, drenajes de condensado, puntos de muestreo, bocas de hombre y sellos hidráulicos.
Los recipientes y tuberías que se abren para mantenimiento, los trabajos de desobstrucción, los tramos que se purgan después del aislamiento y los límites de presión antes y después de los extractores se señalan como escenarios de trabajo distintos. Además del CO, el gas de coquería puede contener hidrógeno, metano, sulfuro de hidrógeno y diversos vapores. Por eso no debe suponerse que un solo sensor de CO describe todos los riesgos de inflamabilidad, toxicidad y deficiencia de oxígeno. La combinación necesaria de detectores multigás y las posibles interferencias de los sensores se determinan a partir de la composición real del gas y de las condiciones de trabajo.
Red principal de gas depurado y puntos de consumo
El gas depurado puede enviarse a través de un gasómetro o una red de distribución para calentar los hornos de coque, alimentar calderas y hornos de calentamiento o incorporarse a un sistema de mezcla de gases. En este caso, el mapa no debe terminar en el límite de la coquería. Hay que seguir todo el recorrido del gas hasta los sellos del gasómetro, los compresores, las válvulas de regulación, las estaciones de mezcla, los drenajes de puntos bajos, los depósitos de condensado, los pasos a través de edificios, los trenes de quemadores y los conductos de escape.
Representar con colores distintos el gas normalmente confinado y los gases de combustión ayuda a no confundir la detección de fugas con la vigilancia del estado de la combustión.
Zonas que deben señalarse en el proceso del alto horno
Carga por el tragante y límites de presión
Dentro del alto horno, el coque reacciona con el aire caliente para producir CO, que asciende entre la carga y reduce los óxidos de hierro. El gas de tragante que contiene CO se recupera por las tuberías de extracción superiores. Por tanto, el equipo de carga del tragante, el sistema de campanas o sin campana, las líneas de igualación de presión, el entorno de la canaleta giratoria, las aberturas de inspección y los sellos constituyen la primera zona del mapa.
Las fluctuaciones de presión durante la carga, el desgaste de los sellos, las obstrucciones y la apertura para inspección pueden alterar el flujo normal de recuperación. Una antigua evaluación de riesgos para la salud en un alto horno del Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional de Estados Unidos documentó que el gas de alto horno puede contener concentraciones muy elevadas de CO. Al tratarse de un dato de un centro histórico concreto, no debe aplicarse directamente como criterio a una instalación actual; aun así, deja claro que incluso una pequeña fuga de gas bruto puede provocar una exposición grave.
Tuberías de extracción, desempolvado y lavado
El gas de tragante pasa por las tuberías de extracción y el downcomer hasta equipos de depuración como el captador de polvo o ciclón, el lavador húmedo o el precipitador electrostático. En el mapa se señalan las entradas y salidas de cada recipiente, las válvulas de aislamiento, las bridas, las juntas de expansión, los manómetros y puntos de muestreo, los drenajes y las conexiones con los sistemas de lodos y tratamiento de agua. No puede suponerse que el CO se elimina en la zona de lavado por el mero hecho de utilizar agua. Si el objetivo principal del lavado es retirar el polvo, después de la depuración sigue circulando gas con CO y valor como combustible.
Los sellos hidráulicos y los drenajes son fronteras entre los sistemas de gas y de líquido. Un nivel bajo de líquido, una obstrucción, una maniobra incorrecta de válvulas o una apertura por mantenimiento pueden crear una vía por la que el gas llegue a fosos o sistemas de desagüe. Por tanto, no basta con seguir las tuberías elevadas: también deben inspeccionarse los fosos subterráneos, las zanjas, las salas de válvulas y bombas y las conexiones de aguas residuales.
Puntos de bleeder, venteo y purga
Un bleeder es un dispositivo para descargar presión de forma segura; no significa que su descarga sea segura cuando hay personas en las inmediaciones. El informe de investigación de una explosión de alto horno de la autoridad británica de seguridad y salud muestra que los bleeders de la parte superior del alto horno y el control de presión son límites esenciales en el análisis de accidentes graves. El mapa debe mostrar conjuntamente la dirección de descarga de los bleeders y venteos de emergencia, sus condiciones de activación, las rutas de acceso remoto y en campo, y las plataformas y tomas de aire cercanas.
El arranque, la parada temporal del soplado, la reanudación, la parada, las anomalías de presión y las purgas con nitrógeno o vapor generan movimientos de gas distintos de los de la operación normal. Estos estados deben gestionarse mediante mapas de escenarios separados, no como pequeñas notas en un único mapa de operación normal. Cuando se prevea una descarga, deben vincularse el control de accesos, la comprobación de la dirección del viento, la vigilancia remota, las comunicaciones y los criterios de evacuación.
Gasómetro, red principal y estufas de aire caliente
El gas de alto horno depurado se desplaza por el gasómetro y las tuberías principales de gran diámetro hasta las estufas de aire caliente y otros puntos de consumo. Los puntos de riesgo incluyen los sellos del gasómetro, las válvulas y juntas de expansión de la red, los colectores de condensado, la evacuación de condensados, los equipos de mezcla de gases, los quemadores de las estufas, las cámaras de combustión, las chimeneas y los pasos a través de edificios. Aunque una alarma se produzca lejos del alto horno, no debe descartarse como una falsa alarma ajena al proceso: hay que remontar la red de gas conectada.
Durante el cambio de estufa o de combustible son importantes la secuencia de válvulas, la purga, la confirmación de llama y el estado de los enclavamientos. Los detectores fijos no sustituyen la integridad mecánica, los sistemas instrumentados de seguridad ni el control de combustión. Una señal de detección solo tiene sentido cuando se combina con respuestas definidas de antemano, como aislamiento, ventilación, alarma y control de acceso.
Nave de colada y entorno del cuerpo del horno
En la piquera, los canales, la zona de trabajo del orificio de colada y alrededor del cuerpo del horno, la posible exposición al CO se superpone con el trabajo en caliente y los riesgos por polvo y material fundido. Deben plantearse escenarios diferenciados para las anomalías del cuerpo del horno o del sistema de refrigeración, las operaciones de colada y las fugas de tuberías de gas cercanas. Tampoco se excluyen los espacios inferiores donde los trabajadores permanecen solo brevemente. Los lugares con poco viento y rodeados de estructuras, las zonas bajo escaleras, los túneles de cables y las tomas de aire exterior de las cabinas de control pueden convertirse en puntos de acumulación local o vías de entrada.
Cómo incorporar al mapa la dirección del viento y la altura
La ficha química sobre el CO del NIOSH estadounidense indica una densidad relativa del CO de aproximadamente 0.97 respecto al aire. Al ser un valor muy próximo al del aire, no es adecuado aplicar una regla que sitúe siempre los sensores únicamente en el techo o únicamente cerca del suelo. La dispersión real depende en gran medida de la temperatura y velocidad del gas liberado, la velocidad del viento, la ventilación, los remolinos creados por las estructuras, las aberturas y las diferencias de presión.
El gas de tragante caliente o el gas bruto de coquería pueden ascender inicialmente por flotabilidad térmica. Sin embargo, el gas depurado que se libera horizontalmente después de enfriarse o que es empujado hacia abajo por el viento puede desplazarse entre plataformas y edificios. Por eso deben examinarse tanto los puntos altos —bajo cubiertas, marquesinas o tomas de aire de salas de control— como los puntos bajos mal ventilados —fosos, zanjas y sótanos—. Los puntos de muestreo se determinan según la forma prevista de la descarga y la altura de respiración de las personas, no según una única cota.
El mapa no debe limitarse a los vientos predominantes de cada estación: debe incluir anemómetros en tiempo real, los reflujos locales causados por edificios, las condiciones de calma y la dirección de la ventilación de los equipos. Los puntos de reunión para evacuación se revisan por escenario para evitar que queden a sotavento de una posible fuente de descarga. Antes de trabajar, se informa sobre la dirección del viento y la ruta prevista del gas en ese momento; si las condiciones cambian, también deben poder cambiarse las vías de acceso y evacuación.
Diseñar conjuntamente los detectores fijos y portátiles
Función de los detectores fijos
Los detectores fijos son adecuados para la vigilancia continua y la alerta temprana. Entre los emplazamientos prioritarios figuran conexiones con fugas recurrentes, límites de presión del colector y la red principal, salas de depuración de gas, gasómetros y estaciones de mezcla, zonas de quemadores, plataformas semicerradas, tomas de aire exterior de salas de control y eléctricas y pasos muy transitados. Sin embargo, un solo sensor junto al equipo no puede representar toda la zona. El viento y los obstáculos pueden desviar el gas alrededor del sensor, por lo que debe comprobarse la ruta de llegada para cada escenario.
La guía para la selección y el uso de detectores de gas de la autoridad británica de seguridad y salud explica la diferencia entre utilizar detectores fijos para la vigilancia continua y la alerta temprana de fugas, y detectores portátiles para comprobar previamente espacios confinados, localizar fugas y avisar durante trabajos peligrosos. La ubicación de sensores fijos debe considerar conjuntamente el propósito de la alarma, la fuga prevista, la ventilación y el acceso para mantenimiento; después de la instalación, debe verificarse mediante una prueba real o simulada que el gas alcance el sensor.
Los valores de alarma no deben copiarse de cifras generales de este artículo. Se determinan las alarmas, los umbrales de precaución y los enclavamientos después de revisar la normativa nacional, los límites internos de exposición, el intervalo y el tiempo de respuesta del sensor y la filosofía de actuación de emergencia. La pérdida de alimentación, los fallos de comunicación, la avería del sensor y la superación de escala también deben diferenciarse en la sala de control. El plan de mantenimiento incluye la calibración periódica, las pruebas funcionales, el tiempo de retardo de las líneas de muestreo por aspiración, la contaminación de filtros y las sensibilidades cruzadas.
Función de los detectores portátiles y personales
Los detectores portátiles acompañan la zona real de respiración de las personas que se mueven entre sensores fijos. La guía del NIOSH para prevenir el CO en el trabajo recomienda realizar mediciones periódicas en zonas donde puede haber CO y utilizar alarmas personales. Los trabajadores que acceden para rondas, toma de muestras, maniobra de válvulas, eliminación de obstrucciones, localización de fugas, comprobaciones antes y después del mantenimiento o verificación de alarmas pueden necesitar detectores personales.
Antes de entrar en un espacio confinado se mide desde el exterior a varias alturas y profundidades, y durante la entrada se mantiene la vigilancia continua. Haber obtenido una lectura segura una vez no garantiza que la atmósfera siga siendo segura. Deben aplicarse conjuntamente aislamiento, bloqueo y etiquetado, colocación de bridas ciegas, purga, ventilación, permiso de entrada, vigilancia y plan de rescate. Un trabajador ordinario no debe entrar en una zona donde puede haber una concentración elevada llevando solo un detector para buscar la fuente de la fuga.
Los instrumentos personales se someten a una prueba funcional antes de comenzar el turno y se calibran conforme al procedimiento del fabricante. Se examinan la posible influencia sobre el sensor electroquímico de CO de otros componentes del gas de coquería, como el hidrógeno, y su rendimiento con altas temperaturas, humedad, polvo y deficiencia de oxígeno. El equipo solo se convierte en una medida de protección real cuando el trabajador entiende el significado de la alarma, la dirección de salida inmediata, a quién debe informar y las condiciones que prohíben volver a entrar.
Seis pasos para completar el mapa del centro
Seguir hasta el final, en los diagramas de flujo de proceso y de tuberías e instrumentación actualizados, las rutas de generación, recuperación, depuración, almacenamiento, mezcla, combustión y descarga del gas que contiene CO.
Preparar, por separado de la operación normal, escenarios de carga, expulsión de coque, colada, cambio, arranque, parada, interrupción del soplado, purga, activación de bleeders y mantenimiento.
Comprobar en campo los límites de fuga: puertas, sombreretes, sellos, válvulas, bridas, juntas de expansión, drenajes, sellos hidráulicos, puntos de muestreo y mangueras temporales.
Superponer los puntos de permanencia de trabajadores, rutas de ronda, salas de control, tomas de aire, plataformas elevadas, fosos, pasos subterráneos, vías de evacuación y puntos de reunión para evaluar la posible exposición.
Aplicar la dirección y velocidad del viento, la flotabilidad térmica, la ventilación, los remolinos estructurales y los cambios estacionales para elegir ubicaciones candidatas de detectores fijos y un plan de medición portátil, y realizar pruebas de llegada del gas.
Verificar responsabilidades y tiempos hasta el aislamiento automático o manual, la ventilación, los avisos, el control de acceso, la evacuación, el rescate y la autorización de rearranque cuando se active una alarma.
Las preguntas de revisión finales son sencillas: ¿dónde se genera el gas, hacia dónde fluye, por qué límites puede salir, adónde lo llevan entonces el viento y las estructuras, quién queda expuesto primero, qué detector avisa y cuándo, y qué sucede de forma automática o manual después de la alarma? Hay que poder responderlas todas. Una casilla sin respuesta no pide simplemente otro sensor, sino una investigación adicional.
Principios operativos más importantes que el propio mapa
Cuando se active una alarma de CO, los trabajadores no deben quedarse para comprobar si presentan síntomas: deben salir inmediatamente por la ruta establecida y avisar a la sala de control. Conforme al procedimiento del centro y a la dirección del viento en tiempo real, se desplazan transversalmente al viento o hacia barlovento hasta una zona segura; se prohíben el rescate en solitario y el reingreso de personas no formadas. El acceso a entornos con concentración elevada o desconocida corresponde a personal entrenado, con protección respiratoria adecuada y un sistema de rescate.
Un buen mapa de CO no es un plano estático de sensores, sino un documento vivo de seguridad de procesos. Debe revisarse después de cambios en equipos, desvíos de tuberías, cambios de combustible, ampliaciones de edificios, modificaciones de ventilación, alarmas recurrentes, incidentes de fuga o cambios en los recorridos de trabajo. La ubicación real de los detectores no puede fijarse sin una evaluación de riesgos y pruebas in situ específicas del centro. El mapa conceptual ayuda a no omitir preguntas, pero no sustituye la medición de la presión, la composición del gas, la meteorología, las estructuras y las personas del lugar.