El gas no se acumula únicamente en el punto más bajo
En una excavación subterránea es peligroso concluir que «como el gas pesa más que el aire, basta con medir junto al suelo». Los puntos bajos son candidatos importantes, pero no los únicos. El lugar donde permanece realmente un gas depende de dónde y en qué cantidad se genera, su temperatura, la presión de la fuga, la geometría de la excavación, las fisuras del terreno, la permeabilidad del relleno, las aguas subterráneas, las corrientes de ventilación, el funcionamiento de los equipos y el tiempo. Al mezclarse distintos gases con el aire, una estratificación simple por densidad puede no durar; además, la corriente creada por un ventilador puede llevar los contaminantes a un fondo de saco inesperado o a la zona respiratoria de los trabajadores.
La norma de la OSHA de Estados Unidos sobre trabajos subterráneos exige considerar conjuntamente la distancia a depósitos de combustible, alcantarillas, tuberías de gas, antiguos vertederos, capas de carbón y humedales; el tipo y la permeabilidad del suelo; los antecedentes de obras cercanas; los motores diésel, las voladuras y la soldadura; y el caudal y el flujo de ventilación, entre otros factores, al determinar qué sustancias medir y con qué frecuencia. Esta lista es el punto de partida para crear un mapa de gases del emplazamiento. Antes que preguntar «qué gas estará a qué altura», hay que preguntar «dónde se genera, por qué vía se desplaza y en qué tramo deja de diluirse».
Primero, divida la excavación en varias zonas de aire
Incluso dentro de una misma excavación, la atmósfera no es uniforme. Una zanja abierta, el interior del sostenimiento, un pozo de trabajo, el fondo de un pozo vertical, una galería transversal, el frente de un túnel, un sumidero, un pozo de drenaje, un rellano, una sala de equipos y un hueco detrás del revestimiento constituyen zonas de aire distintas. También pueden formarse pequeñas zonas estancadas detrás de escombros o pilas de materiales, bajo el cuerpo de una excavadora, entre el encofrado y el muro o en esquinas a las que no llega el conducto. Aunque se note aire fresco en la parte superior, no puede suponerse que ese mismo aire llegue al fondo del pozo o a una esquina del frente.
En el plano deben marcarse, como mínimo, los accesos, el punto más profundo, los extremos sin salida, las conexiones verticales y horizontales, los sumideros, las conducciones y arquetas existentes, las cubiertas provisionales, las entradas y salidas de ventilación y las posiciones de estacionamiento de los equipos. A continuación, se superpone la secuencia de trabajo. Cuando avanza la excavación, se añaden largueros al sostenimiento, se cierran cubiertas o se colocan tabiques y materiales temporales, también cambian los caminos del aire. Un punto que ayer era seguro puede no representar hoy la peor ubicación. El plan de medición, por tanto, no debe ser una tabla de coordenadas fija, sino un mapa del flujo de aire que se actualiza con cada fase de excavación.
Compruebe los puntos bajos, pero no decida la ubicación solo por la densidad
Merece la pena comprobar siempre los sumideros, el fondo de los pozos verticales, los tramos con contrapendiente de las conducciones y el extremo más profundo de una zanja. En ellos pueden acumularse líquidos fugados, la convección natural suele ser débil y los conductos de ventilación pueden tener dificultades físicas para llegar. Sin embargo, la posición de medida no debe decidirse de forma simplista por la densidad del gas, con reglas como «si es pesado, solo abajo» o «si es metano, como es ligero, solo en el techo». El chorro de la fuga, la flotabilidad de gases de escape calientes, el enfriamiento, la humedad, la ventilación mecánica y el movimiento de personas y equipos alteran la mezcla y el transporte. La deficiencia de oxígeno tampoco aparece necesariamente como una sola capa de gas, sino que puede extenderse por la entrada de otros gases, la oxidación, la combustión o la actividad biológica.
En la práctica se incluyen las alturas superior, media e inferior y se miden por separado las proximidades de la fuente, la zona respiratoria del trabajador y la vía de retorno del aire. En lugares profundos, nadie debe introducir primero el cuerpo: se hace una medición previa con una línea de muestreo o una sonda remota. Es necesario esperar lo suficiente para compensar el retraso de aspiración por la longitud de la línea, el caudal de la bomba y el tiempo de respuesta del sensor. El material de seguridad para trabajos en espacios confinados de la Korea Occupational Safety and Health Agency señala que, en espacios con poco flujo de aire, incluso un mismo lugar puede presentar grandes diferencias de concentración entre posiciones; por ello recomienda medir de forma distribuida teniendo en cuenta la superficie y la profundidad y purgar suficientemente el interior de la línea con el aire de muestra.
Un pozo vertical puede ser una chimenea y una trampa
Un pozo vertical no es solo un agujero profundo. Es un conducto en el que las diferencias de temperatura y la presión del viento pueden crear flujos ascendentes o descendentes; el movimiento de una jaula, la elevación de materiales y la apertura o cierre de cubiertas también empujan el aire como un pistón. Si cambia la dirección del viento en la entrada de superficie, una abertura que se consideraba de impulsión puede convertirse momentáneamente en vía de extracción. Tampoco debe suponerse que el fondo recibe ventilación natural solo porque la parte superior está abierta. Una plataforma de trabajo intermedia, el espacio detrás del revestimiento, los hombros y el fondo de una galería de conexión y los alrededores del drenaje pueden quedar fuera del flujo principal.
Los puntos de medición deben cubrir varias alturas en la entrada, la zona media y el fondo del pozo, además de las conexiones con galerías, el frente, el sumidero, el extremo de impulsión y la vía de retorno. También debe comprobarse si el aire contaminado de una zona adyacente asciende por el pozo hacia la ruta de acceso. La norma de la OSHA exige vigilancia continua de gases inflamables en el frente, los hastiales y el conducto de retorno cuando se utiliza una tuneladora de avance rápido. Esta disposición observa el cambio desde la fuente hasta el retorno, no solo la concentración de un punto. Cuando cambien las condiciones, el conducto debe prolongarse hasta cerca del frente, deben medirse de nuevo el caudal y la dirección, y deben compararse los resultados con la cubierta del pozo en diferentes estados.
Las redes de servicios y los rellenos son corredores invisibles de gas
En una excavación urbana es fácil pensar que basta con buscar fugas en tuberías de gas, pero las redes de saneamiento y pluviales, galerías de telecomunicaciones y electricidad, galerías de servicios, tuberías abandonadas y rellenos de excavaciones anteriores también pueden servir como rutas. Si un relleno de grava o arena es más permeable que el terreno natural circundante, los vapores y gases pueden desplazarse a gran distancia siguiendo la conducción. Los pasos, arquetas, cámaras de válvulas, cajas de conexión, grietas y desagües son los puntos donde esa ruta se cruza con la excavación actual. También puede haber tuberías abandonadas o conexiones dañadas que no figuren en los planos, por lo que deben considerarse conjuntamente los resultados de la localización y lo expuesto sobre el terreno.
La explicación de la EPA de Estados Unidos sobre vías de intrusión de vapores muestra que los vapores procedentes de suelo o aguas subterráneas contaminados, alcantarillas y desagües pueden desplazarse por grietas de cimentación y pasos de servicios. Aunque se trata de información para investigar edificios, el principio de migración también es importante para evaluar excavaciones. Si una nueva excavación corta un antiguo relleno de alta permeabilidad, una vía antes cerrada puede abrirse al espacio de trabajo. Antes de iniciar la obra deben comprobarse los datos de los titulares de los servicios y los antecedentes de contaminación; si durante la excavación aparecen olores, suelo decolorado, una película de aceite, residuos o una cavidad inesperada, se detiene el trabajo y se revisan primero el modelo conceptual y los objetivos de medición. La ausencia de olor no demuestra seguridad.
Para el estrato y el gas del suelo, considere juntos la fuente y la movilidad
El nombre de un terreno no es una tabla definitiva de gases peligrosos, sino una pista para priorizar la investigación. En suelos turbosos ricos en materia orgánica y terrenos húmedos se estudia la posibilidad de metano o sulfuro de hidrógeno; en rellenos, terraplenes y terrenos con residuos se consideran metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y sustancias volátiles. En emplazamientos con antecedentes de gasolineras o manipulación de productos químicos se revisan vapores de hidrocarburos y compuestos orgánicos volátiles. Las diaclasas de la roca, capas arenosas, capas drenantes y rellenos de conducciones pueden acelerar el transporte; las capas de arcilla y el nivel freático pueden bloquearlo o desviarlo lateralmente. Si la excavación y el bombeo cambian las presiones, pueden abrirse vías distintas de las observadas en estudios anteriores.
La guía de WorkSafe New Zealand sobre seguridad en excavaciones distingue las posibles fuentes de contaminación atmosférica en terrenos turbosos, rellenos, vertederos, vías urbanas y zonas próximas a gasolineras, y propone vigilancia de gases y ventilación natural, forzada o mecánica. En el terreno deben superponerse en un mismo plano los registros de sondeos, los estudios de contaminación de suelo y aguas subterráneas, el uso histórico, los límites del relleno, la permeabilidad de cada estrato, el nivel freático y el plan de bombeo. No se anota solo la concentración: profundidad, nivel de agua, presión atmosférica, tiempo, ventilación y estado del trabajo deben acompañarla para poder interpretar sus variaciones.
Los gases de escape de los equipos son una fuente creada en la propia obra
Aunque el terreno excavado no contenga gas de origen natural, los motores de combustión interna generan continuamente monóxido de carbono, dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y emisiones diésel. Excavadoras, cargadoras, generadores, compresores, bombas, cortadoras de hormigón y vehículos pueden estar en superficie, pero, si sus escapes apuntan hacia una abertura o una toma de ventilación, el aire contaminado puede entrar bajo tierra. Las zonas de ralentí, barreras acústicas, lonas, cubiertas y edificios cercanos también pueden impedir la dispersión. Los gases calientes suben inicialmente, pero, después de enfriarse y mezclarse con el flujo de ventilación, pueden regresar al interior del pozo; medir solo el fondo puede pasarlos por alto.
La orientación del NIOSH sobre el riesgo de monóxido de carbono en el trabajo advierte que pequeños motores de gasolina y generadores pueden crear en poco tiempo concentraciones peligrosas de CO en espacios semicerrados; recomienda colocar los motores lejos de las tomas exteriores, medir periódicamente y utilizar alarmas personales. En trabajos subterráneos deben priorizarse, cuando sea posible, equipos eléctricos, de batería o de aire comprimido. Cuando sea necesario usar equipos diésel, incorpore al diseño de ventilación el estado especificado por el fabricante, el postratamiento del escape, el número de unidades simultáneas, la carga y el tiempo de funcionamiento, y vigile en la posición de los trabajadores y en el aire de retorno los contaminantes reales, como CO y NO2.
Las voladuras son temporales, pero constituyen una fuente importante. La investigación del NIOSH sobre intoxicación por CO tras una voladura en una excavación de alcantarillado describe un caso en el que un trabajador entró en una arqueta 45 minutos después de la voladura y cayó inconsciente, y sus compañeros también se desplomaron al intentar rescatarlo. No se debe autorizar la reentrada solo porque haya transcurrido un tiempo predeterminado. El punto de voladura, la pila de escombros, las arquetas y conducciones cercanas y la vía de retorno deben ventilarse y confirmarse mediante medición.
Verifique la trayectoria de la ventilación, no solo el caudal
El caudal de la ficha del ventilador es solo el punto de partida. Lo esencial es que el aire fresco llegue al frente de trabajo y que el aire contaminado salga a un lugar seguro por una ruta que no pase junto a personas o fuentes de ignición. Si la impulsión y la extracción están demasiado cerca, puede formarse un cortocircuito que recircule solo aire limpio. Las fugas, aplastamientos, curvas bruscas o longitud insuficiente del conducto, el avance del frente y la apertura y cierre de puertas o cubiertas reducen el caudal terminal. Si la salida está cerca del escape de equipos de superficie o de una toma de climatización, el contaminante expulsado puede volver a entrar.
La norma de la OSHA sobre trabajos subterráneos exige suministrar suficiente aire fresco para impedir la acumulación de polvo, humo, vapor y gas perjudiciales, y utilizar ventilación mecánica cuando no pueda demostrarse que la ventilación natural aporta la cantidad y el flujo necesarios. Tras una interrupción o reducción de la ventilación, no se reingresa solo porque aparezca una señal de recuperación: se inspeccionan de nuevo todas las zonas afectadas. La verificación en campo debe incluir el caudal en el extremo del conducto, la dirección por zonas, pruebas de humo u otro trazador adecuado en el frente y las esquinas, la concentración de retorno y las condiciones con el ventilador detenido, las puertas abiertas y los equipos a máxima carga, no solo una velocidad en la entrada. También hay que confirmar que un cambio de ventilación no empuje el contaminante hacia otro equipo de trabajo.
Estructure el plan de medición por fuente, trayectoria y receptor
Un instrumento no sirve para sellar un espacio como “seguro”, sino para comprobar hipótesis. Primero anote las fuentes previstas, dibuje las rutas por estratos, conducciones, aberturas y corrientes de aire, y marque los receptores: trabajadores y fuentes de ignición. Sitúe un punto en cada eslabón. Las mediciones básicas son oxígeno, gases inflamables y gases tóxicos previsibles; según los antecedentes y las tareas, añada CO, H2S, CO2, NO2, VOC o sustancias específicas. Con poco oxígeno, la indicación de algunos sensores de gas inflamable puede ser poco fiable, por lo que deben comprobarse el principio del instrumento y el orden de medida.
La norma de la OSHA para espacios confinados que requieren permiso en la construcción exige evaluar las condiciones antes de entrar, vigilar en principio de forma continua los riesgos atmosféricos durante el trabajo y ensayar en el orden de oxígeno, inflamables y tóxicos. No toda excavación abierta es legalmente un espacio confinado, pero esta lógica de control es útil en pozos de trabajo, arquetas y pozos verticales con accesos limitados y atmósfera peligrosa. Antes de medir, compruebe la prueba funcional y el estado de calibración, el sensor adecuado para el gas objetivo, los interferentes, el intervalo de humedad y temperatura y el retraso de la línea. Registre posición y altura, hora, gas, valor y estado de la ventilación, los equipos y el tiempo meteorológico.
Vuelva a medir, sin reutilizar los resultados anteriores, en las siguientes situaciones:
al iniciar un turno, reentrar tras una pausa o entrar después de dejar el espacio sin vigilancia durante la noche;
cuando cambien la profundidad, la posición del frente, las cubiertas, los tabiques o la disposición de los conductos;
cuando aparezcan un nuevo estrato, una conducción abandonada, una arqueta, una cavidad, suelo contaminado o agua subterránea;
cuando se hayan producido parada del ventilador, menor caudal, corte de energía, daño de una manguera, alarma o error de sensor;
cuando cambien el número de equipos o el combustible, o tareas como voladuras, soldadura, pintura o limpieza;
cuando haya olor, irritación ocular, dolor de cabeza, mareo, combustión anómala o síntomas en trabajadores;
cuando cambien considerablemente la presión atmosférica, la lluvia, el viento, el nivel de agua o el bombeo.
Si suena una alarma, evite primero nuevas exposiciones antes de iniciar un rescate
Ante una alarma, oxígeno anómalo, un olor de causa desconocida o síntomas en un trabajador, detenga inmediatamente el trabajo y evacúe por la ruta prevista. Verifique desde la superficie el recuento de entradas y salidas y defina de antemano la lógica de parada de emergencia para que cortar la energía no detenga también la ventilación o el drenaje. Si se sospecha una fuga de una red, no manipule por iniciativa propia la válvula o la zona dañada: controle el área y avise al titular y a las autoridades pertinentes. El rescate improvisado en el que un compañero entra sin protección en una atmósfera de origen desconocido puede convertir una víctima en muchas. El rescate debe ser realizado según el plan por personal formado, con vigilancia exterior, comunicaciones, izado y protección respiratoria adecuada.
La reentrada no se produce cuando desaparece el olor o vuelve a funcionar el ventilador, sino cuando se ha aislado la fuente, se han ventilado suficientemente todas las zonas y se ha confirmado mediante mediciones de los gases previstos y del oxígeno en varios puntos que se mantienen condiciones aceptables. Además del punto original de alarma, inspeccione pozos, conducciones, arquetas, salas de equipos y vías de retorno adyacentes a los que el gas pueda haberse desplazado. Los registros de accidentes y cuasi accidentes deben incluir no solo concentraciones, sino también la geometría de excavación, el estrato, el nivel de agua, ventiladores y conductos, posiciones de equipos y condiciones meteorológicas para actualizar el mapa de flujo.
Un buen mapa de gases cambia a medida que avanza la obra
Las atmósferas peligrosas en excavaciones subterráneas son invisibles, pero no aparecen al azar. Los puntos bajos, pozos y fondos de saco son candidatos importantes; los rellenos de redes y las grietas son vías; el suelo y el agua contaminados, los terrenos orgánicos, los motores de combustión y las voladuras son fuentes. Al relacionar estos elementos con la impulsión y extracción y las rutas de los trabajadores, se ve dónde medir primero y tras qué cambios reevaluar.
La clave es no decidir la posición de los sensores con una sola tabla de densidades. Observe conjuntamente la proximidad a la fuente, las rutas de transporte, las alturas superior, media e inferior, la zona respiratoria, los estancamientos y el retorno, combinando vigilancia continua y mediciones itinerantes. Actualice el mapa cada vez que cambien la excavación o la disposición de equipos y verifique con valores que la ventilación llega realmente al frente. Este artículo presenta principios generales; en un trabajo real debe realizarse una evaluación específica conforme a la legislación coreana aplicable, los procedimientos del cliente y contratista, los estudios geotécnicos y de contaminación, las fichas de seguridad, los datos de los titulares de servicios y el plan de rescate.