Un malentendido que conviene corregir primero: el hormigón no emite CO₂
Cuando se mide una concentración elevada de dióxido de carbono en un espacio de curado térmico del hormigón durante el invierno, suele explicarse diciendo que «el hormigón libera CO₂ al endurecerse». No debe interpretarse así la reacción de hidratación del hormigón convencional de cemento Portland. La hidratación es el proceso por el que los minerales del cemento reaccionan con el agua para formar productos sólidos de hidratación, como el silicato cálcico hidratado (C-S-H) y el hidróxido de calcio. La explicación de la hidratación del American Concrete Institute (ACI) también presenta como elementos centrales la reacción entre el cemento y el agua y la formación de C-S-H. Entre los productos de las ecuaciones representativas de hidratación no figura CO₂ gaseoso.
En cambio, la carbonatación de los materiales cementicios endurecidos es el proceso por el que el CO₂ exterior reacciona con los productos de hidratación para formar carbonato de calcio y otros compuestos. Si los gases de combustión de un calefactor llegan a la superficie del hormigón fresco, pueden provocar carbonatación superficial, lo que también perjudica la calidad. La guía del ACI sobre hormigonado en tiempo frío explica que, cuando se utilizan calefactores de combustión, hacen falta suficiente ventilación y aporte de humedad para impedir la carbonatación superficial causada por el CO₂. Por tanto, ante la detección de CO₂ en una zona de curado térmico, primero deben investigarse las fuentes reales, como la combustión de lignito, carbón vegetal, GLP o queroseno, la respiración de los trabajadores o la entrada de gases de otros procesos. Si se emplean aditivos o procesos especiales, deberán examinarse por separado, pero no debe partirse de la premisa de que «la propia hidratación es una fuente de CO₂».
Por qué un espacio de curado se convierte en un riesgo de espacio confinado
Cerrar con láminas de plástico, lonas o mantas aislantes la parte inferior de una losa, una planta subterránea, un foso o el entorno de un depósito para conservar el calor de curado también reduce el intercambio de aire. Aunque exista una entrada, si la ventilación natural es insuficiente y el recinto no está diseñado para una ocupación continua, la atmósfera interior puede diferir mucho de la exterior. Las escaleras, aberturas, particiones, vigas y conductos hacen que la concentración de gases tampoco sea uniforme dentro de un mismo espacio. El hecho de que una estufa esté apagada no significa que el lugar sea seguro. Las brasas y el combustible aún caliente pueden seguir generando gases, y los gases ya producidos permanecen bajo las cubiertas y en las zonas bajas.
La Korea Occupational Safety and Health Agency, en su caso de intoxicación por CO en una zona de curado de hormigón, subraya que antes de entrar en una zona de curado donde se utiliza lignito deben medirse las concentraciones de monóxido de carbono y otros gases nocivos. El material práctico de seguridad y salud en obras de construcción de la misma agencia también presenta casos de asfixia por gases tóxicos durante el curado con lignito e indica que se debe ventilar, medir el oxígeno y los gases y entrar bajo la dirección de un supervisor. El punto de partida en obra no es el nombre del proceso, «curado», sino el escenario de riesgo de «un espacio mal ventilado donde se quema combustible».
El CO₂ de la combustión completa y el CO de la combustión incompleta se gestionan conjuntamente
Cuando un combustible carbonoso recibe suficiente oxígeno y se quema por completo, produce principalmente CO₂ y agua. Sin embargo, en un espacio rodeado de cubiertas protectoras, la reducción del aporte de oxígeno, un quemador sucio, una relación incorrecta entre combustible y aire o el contacto de la llama con una superficie fría pueden aumentar la combustión incompleta y generar CO. Hay que extremar la precaución con combustibles sólidos como el lignito y el carbón vegetal, cuyo estado de combustión es especialmente irregular. El riesgo de CO tampoco desaparece en equipos de GLP o queroseno por considerarlos «combustibles limpios». La combinación de averías, mantenimiento deficiente y ventilación insuficiente produce CO.
El CO₂ y el CO no pueden medirse uno en sustitución del otro. Una concentración alta de CO₂ puede ser una señal de acumulación de gases de combustión y ventilación insuficiente, pero no permite calcular la concentración de CO. Un resultado bajo de CO en un solo punto tampoco descarta la presencia de CO₂ o una deficiencia de oxígeno en otra zona. Por ello, un espacio de curado necesita, como mínimo, una configuración de instrumentos capaz de detectar por separado oxígeno (O₂), gases inflamables (%LEL), CO y CO₂. Según las condiciones de uso de lignito, carbón vegetal o queroseno y la evaluación de riesgos del lugar, también deberán considerarse otros productos de combustión. No debe suponerse que un detector estándar de cuatro gases mide CO₂: hay que comprobar en las especificaciones y mediante el gas de calibración que realmente incorpora un sensor específico de CO₂, por ejemplo de tipo NDIR.
El CO₂ no es un simple gas que desplaza el oxígeno
El CO₂ tiene una densidad relativa mayor que el aire y puede acumularse en las zonas bajas con mala ventilación. Si entra en gran cantidad, también desplaza el aire y reduce la proporción de oxígeno. Sin embargo, un valor normal de oxígeno no significa que el CO₂ sea seguro. El propio CO₂ irrita la respiración y puede causar dolor de cabeza, mareo, dificultad respiratoria y deterioro del juicio; a concentraciones elevadas puede provocar pérdida de conciencia y muerte. A la inversa, medir únicamente el CO₂ puede hacer que se pasen por alto una deficiencia de oxígeno y una intoxicación por CO.
La Pocket Guide del NIOSH sobre el CO₂ describe el CO₂ como un gas incoloro e inodoro y fija un límite de exposición recomendado de 5,000 ppm para 8 horas, un límite de corta duración de 30,000 ppm y un valor IDLH de 40,000 ppm. Son criterios estadounidenses utilizados para seleccionar protección respiratoria y evaluar la exposición laboral. Para decidir la entrada en espacios confinados en Corea deben aplicarse los criterios coreanos. Las reglas esenciales de seguridad para espacios confinados de la Korea Occupational Safety and Health Agency definen el aire adecuado como aquel que contiene oxígeno en una concentración igual o superior al 18% e inferior al 23.5%, CO₂ por debajo del 1.5%, CO por debajo de 30 ppm y sulfuro de hidrógeno por debajo de 10 ppm. No se trata de elegir entre los límites de exposición del NIOSH y los criterios coreanos de aire adecuado, sino de distinguir claramente la normativa aplicable y los criterios del permiso de trabajo y diseñar valores de alarma más estrictos para el centro de trabajo.
La ventilación no es una tarea auxiliar para poder encender la estufa
La opción más segura es sustituir la fuente de calor de combustión por un sistema eléctrico, de agua caliente o de calentamiento indirecto que no introduzca gases de escape en el espacio de trabajo. Cuando sea inevitable utilizar equipos de combustión, deben respetarse el uso y las condiciones de instalación indicados por el fabricante y, siempre que sea posible, situar la cámara de combustión y la salida de gases fuera de la zona cubierta. Descargar dentro de la envolvente de plástico los gases de un calefactor de combustión directa o una estufa de bidón y ventilar únicamente al entrar equivale a mantener activa la fuente y limitarse a diluir sus consecuencias.
La ventilación forzada debe diseñarse como un flujo que suministre aire exterior limpio y expulse el aire contaminado hacia un lugar seguro. Si la toma del ventilador se coloca cerca de la salida de una estufa, del escape de vehículos o de un generador, puede introducir todavía más CO y CO₂. El extremo del conducto no debe quedarse junto a la entrada: el aire exterior debe llegar hasta los fondos de saco y las zonas bajas, mientras que en la extracción debe evitarse que el aire nuevo salga inmediatamente por un cortocircuito del flujo. El caudal necesario debe determinarse considerando la geometría del espacio, la tasa de generación, el caudal de aire y las pérdidas del conducto, y su eficacia debe verificarse con la tendencia real de las concentraciones. Un tiempo fijo como «ventilar durante unos minutos» no sirve para todos los espacios.
Después de ventilar, es obligatorio volver a medir. La vigilancia continua es la regla durante el trabajo, porque pueden cambiar el estado del calefactor, el viento, las cubiertas y las puertas de acceso. Deben vincularse una alarma por pérdida de alimentación y criterios de actuación que obliguen a evacuar de inmediato si la ventilación se detiene o se activa una alarma. La norma 1926.1204 de OSHA sobre espacios confinados en la construcción exige comprobar las condiciones aceptables antes de entrar, ensayar en el orden oxígeno-inflamables-tóxicos, vigilar continuamente la zona de trabajo y disponer de un vigilante exterior. La ventilación no sustituye a la medición, ni la medición sustituye a la eliminación de la fuente.
Dónde deben colocarse los detectores y los sensores fijos
No debe concluirse que basta con colocar un sensor en el suelo a partir de la única afirmación de que el CO₂ es más pesado que el aire. Los gases de escape calientes ascienden al principio y después se mezclan o quedan atrapados en bolsas concretas por los ventiladores, las diferencias de temperatura, el movimiento de los trabajadores y las particiones. El CO tiene una densidad similar a la del aire y puede dispersarse por todo el espacio. El flujo real dentro de las cubiertas de curado es más complejo que una simple estratificación.
El muestreo remoto previo a la entrada se realiza desde fuera, sin introducir la cabeza ni las vías respiratorias de la persona que mide más allá del plano de la abertura. Deben comprobarse las zonas superior, media e inferior, el entorno de la estufa, los fondos de saco, la altura de respiración de los trabajadores y la ruta prevista de desplazamiento. Con un detector bombeado se debe esperar el tiempo suficiente para cubrir el transporte por la longitud de la manguera y la respuesta del sensor, y comprobar que las gotas de agua y el polvo no hayan obstruido el filtro. La guía del NIOSH sobre espacios confinados recomienda ensayar con un instrumento calibrado todas las zonas superior, media e inferior y ventilar antes de entrar si se detecta una atmósfera desfavorable. El apéndice de OSHA sobre procedimientos de ensayo atmosférico dispone que, en una entrada descendente donde pueda existir estratificación, se examine progresivamente la dirección de avance y un radio aproximado de 1.22 m a ambos lados, desplazándose de acuerdo con la velocidad de respuesta del instrumento.
Los sensores fijos deben situarse alrededor de las fuentes de peligro, no en un único punto supuestamente representativo. Conviene evaluar sensores de CO₂ en las zonas bajas donde el gas pueda estancarse, sensores de CO entre las estufas y la zona de trabajo y a la altura de respiración, y sensores en la entrada y la salida de ventilación que permitan distinguir su eficacia de una posible entrada de contaminación exterior. Los trabajadores deben llevar un detector personal multigás en la zona respiratoria. Así, los sensores fijos cubren el espacio y el detector personal complementa la exposición real del trabajador. Tras la instalación, el flujo de aire debe comprobarse mediante una prueba de humo o una medición de velocidad, y las alarmas deben poder oírse y verse también por el vigilante situado fuera de las cubiertas. Todos los sensores requieren una prueba funcional antes del uso, calibración con la periodicidad del fabricante, comprobación de la batería y la bomba de aspiración y conservación de registros.
Un permiso de entrada no se reduce a una línea con una concentración
Si la zona de curado se ha evaluado como espacio confinado, antes de entrar deben consignarse en el permiso el espacio y el trabajo, el tipo y la cantidad de combustible y calefactores, los gases previsibles, las medidas de aislamiento, el método de ventilación, el lugar, la hora y los valores reales de las mediciones, la persona que mide, los criterios de aceptación, los entrantes y el vigilante, los medios de comunicación, las condiciones de evacuación y el método de rescate. Tampoco son una excepción las tareas breves, como reponer combustible, modificar las cubiertas, realizar el acabado o comprobar la resistencia. La conducta de «entrar solo un momento» es la que causa la primera víctima.
La secuencia de ejecución puede resumirse así:
Identifique los equipos de combustión y los combustibles y, si es posible, deténgalos y retírelos o sustitúyalos por equipos con evacuación al exterior.
Impida el acceso no autorizado y señalice en la entrada el riesgo de asfixia e intoxicación por CO y la persona responsable.
Mida desde el exterior, con un instrumento calibrado, el O₂, el %LEL, el CO y el CO₂ en las zonas superior, media e inferior, y registre los valores reales.
Después de ventilar por la fuerza con aire limpio, vuelva a medir los mismos puntos. No permita la entrada si cualquiera de los parámetros queda fuera de los criterios.
Tras comprobar las condiciones aceptables, el supervisor autoriza la entrada, y solo acceden trabajadores equipados con detector personal y medios de comunicación mientras permanece un vigilante en el exterior.
Realice mediciones continuas durante el trabajo y ordene la evacuación inmediata de todo el personal si aumenta una concentración, se detiene la ventilación, falla un calefactor, se pierde la comunicación o cambian las condiciones de trabajo.
Al finalizar, compruebe el número de personas, cierre el permiso y comunique las alarmas y los valores anómalos al siguiente turno y al contratista principal y las empresas colaboradoras.
Un procedimiento simplificado que controle la atmósfera peligrosa solo mediante ventilación únicamente debe plantearse cuando existan datos que demuestren que la ventilación mantiene de forma continua las condiciones seguras y que los trabajadores pueden salir con seguridad si se interrumpe. El espacio no debe dejar de estar sujeto a permiso simplemente porque la primera medición haya sido baja. Si se vuelve a encender el calefactor, se cierran las cubiertas o cambia la configuración del espacio, deben reiniciarse la evaluación de riesgos y el permiso.
El rescate debe planificarse de antemano, no consistir en la entrada improvisada de un compañero
Una persona expuesta a CO₂ o CO puede perder la capacidad de juicio y de movimiento antes de percibir el peligro. Si un compañero entra sin detector ni protección respiratoria al ver a un trabajador caído, se produce un accidente en cadena. El vigilante no es quien entra para efectuar directamente el rescate, sino quien controla continuamente a los entrantes, ordena la evacuación ante una anomalía y avisa al equipo de rescate. Siempre que sea posible, antes del trabajo deben instalarse medios de rescate sin entrada, como un arnés, una línea de vida y un trípode. Si la geometría exige un rescate con entrada, debe disponerse de antemano de un equipo entrenado que pueda rescatar realmente en ese espacio, un equipo de respiración autónomo de presión positiva o un respirador con suministro de aire adecuado y personal de rescate de reserva. Una mascarilla con filtro no suministra oxígeno y no es un equipo de rescate válido para una atmósfera IDLH con deficiencia de oxígeno o concentración desconocida.
Resumen esencial
Para gestionar correctamente el riesgo de CO₂ en un espacio de curado del hormigón, hay que empezar por aclarar la química. La hidratación normal del cemento es una reacción en la que el agua y el cemento forman productos sólidos de hidratación, no una reacción que libere CO₂. En invierno, el CO₂ dentro de las cubiertas procede principalmente de los gases de la combustión completa de las fuentes de calor; si en las mismas condiciones se produce combustión incompleta, también puede generarse CO mortal. Como el CO₂ no solo desplaza el oxígeno, sino que además tiene toxicidad propia, medir únicamente O₂ no es suficiente.
Un curado seguro integra en un único sistema la elección de una fuente de calor sin gases de escape, la ventilación forzada con aire limpio, la medición de O₂, %LEL, CO y CO₂ en las zonas superior, media e inferior y en la zona respiratoria del trabajador, la vigilancia continua durante el trabajo, un permiso de entrada documentado, un vigilante exterior y un plan de rescate sin entrada. El olor, el estado de la llama, una permanencia breve o el hecho de que antes no hubiera accidentes no demuestran que las condiciones sean seguras. Si no se han confirmado los valores medidos, el rendimiento de la ventilación y las condiciones del permiso, la única decisión correcta es no entrar.