Riesgos debidos a la electricidad estática

El fenómeno de la electricidad estática se puede presentar en todo lugar o situación y puede verse involucrado cualquier material, con independencia de su estado de agregación (sólido, líquido o gaseoso), ya que su generación está ligada íntimamente a la estructura atómica de la materia. Los efectos más evidentes de la presencia de cargas eléctricas estáticas se producen cuando dichas cargas están acumuladas en un material y se disipan en forma de chispa hacia otro material descargado o con un nivel de carga diferente.

“Riesgos debidos a la electricidad estática” es un documento divulgativo del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT) orientado a la prevención, y del que se reproducen diversos fragmentos en este artículo.

El fenómeno electrostático es inherente a la materia, y el documento del INSHT argumenta que “la electricidad estática representa un desequilibrio en la repartición de las cargas por transferencia de electrones entre dos materiales que han interactuado, creándose una perturbación en el espacio que rodea a dichas cargas que se llama campo eléctrico y, por tanto, una diferencia de potencial entre ellas”.

Dos cuerpos conductores separados por un material aislante o incluso por el aire pueden quedar cargados, uno con una carga positiva y otro con otra carga igual pero negativa; así se constituye lo que se denomina condensador eléctrico. Dado que en la naturaleza todo tiende al equilibrio, al establecer una vía suficientemente conductora entre los dos cuerpos, se libera la energía almacenada descargándose y produciendo posiblemente una chispa o descarga disruptiva. Es esta recombinación brusca de las cargas separadas la que constituye el riesgo y su estudio es el principal objeto del citado documentoº

Riesgos / daños asociados a la electricidad estática

La disipación de cargas electrostáticas acumuladas puede producir efectos de muy diversa índole, tanto sobre los trabajadores como sobre el entorno de trabajo. Estos efectos se pueden clasificar en tres grupos: accidentes graves, molestias y afectación del producto

• Accidentes graves

El riesgo de accidente se puede materializar cuando se presenta un foco de ignición efectivo en presencia de una atmósfera explosiva, pues puede constituir el inicio de un incendio o una explosión. Por tanto, para que se produzca este tipo de accidentes, deben darse las siguientes condiciones:

-Existencia de un medio efectivo de generación de carga electrostática.

-Existencia de un medio de acumulación de cargas aisladas.

-Disipación de las cargas acumuladas (descarga) con una energía superior a la energía mínima de inflamación de la atmósfera explosiva presente (EMI).

Otro factor importante a tener en cuenta es que, según la naturaleza de los materiales puestos en juego, existen diversas formas físicas de producirse las descargas electrostáticas (en algunas de ellas se libera más cantidad de energía que en otras). Por tanto, algunas descargas son más problemáticas que otras.

• Molestias

En general, las descargas electrostáticas de personas no son peligrosas pero pueden agravar otras situaciones. Por ejemplo, si un trabajador realiza trabajos en altura, ante una descarga electrostática su reacción puede provocar una caída a distinto nivel.

Las descargas también se pueden producir en entornos seguros; es decir, en donde no se agraven otras situaciones laborales. En estos casos, si el fenómeno se presenta con mucha frecuencia, puede generar situaciones de disconfort. Para corregir el problema se puede acudir a técnicas de Ergonomía Ambiental, tales como el aumento de la humedad relativa del aire o el empleo de suelos disipativos.

• Afectación del producto

La presencia de cargas electrostáticas acumuladas puede afectar negativamente a diversos procesos productivos; algunos de ellos son especialmente sensibles a este fenómeno, por ejemplo:

-La fabricación y montaje de equipos electrónicos. Una descarga electrostática puede producir daños o disfunciones, especialmente en los circuitos integrados.

-Las producciones en continuo (textil, papelera, etc.). Las cargas electrostáticas generadas en el proceso pueden atraer suciedad o polvo, apilamientos o empaquetados incorrectos o incluso provocar atascos.

-El transporte de materiales en estado sólido (polvos) o líquido. Las cargas electrostáticas pueden producir atascos en las conducciones. Estos efectos adversos pueden provocar paradas no programadas, baja productividad y una mala calidad del producto final, con la consiguiente pérdida económica.

Medidas preventivas y de protección

Al igual que con cualquier otro riesgo, el establecimiento de las medidas de prevención y protección frente al riesgo derivado de las descargas electrostáticas en los centros de trabajo pasa por seguir lo establecido en el artículo 15.1 de la Ley 31/1995 de Prevención de Riesgos Laborales:

“El empresario aplicará las medidas que integran el deber general de prevención […], con arreglo a los siguientes principios generales:

-Evitar los riesgos

-Evaluar los riesgos que no se puedan evitar

-Combatir los riesgos en su origen

-Adaptar el trabajo a la persona, en particular en lo que respecta a la concepción de los puestos de trabajo, así como a la elección de los equipos y los métodos de trabajo y de producción, con miras, en particular, a atenuar el trabajo monótono y repetitivo y a reducir los efectos del mismo en la salud

-Tener en cuenta la evolución de la técnica

-Sustituir lo peligroso por lo que entrañe poco o ningún peligro

-Planificar la prevención, buscando un conjunto coherente que integre en ella la técnica, la organización del trabajo, las condiciones de trabajo, las relaciones sociales y la influencia de los factores ambientales en el trabajo

-Adoptar medidas que antepongan la protección colectiva a la individual

-Dar las debidas instrucciones a los trabajadores”.

Como ya se ha quedado dicho, las descargas electrostáticas constituyen un riesgo para la seguridad y salud de los trabajadores principalmente si pueden ser focos de ignición efectivos en presencia de una atmósfera inflamable; por lo tanto, siguiendo el citado principio legal, se deberá actuar de la siguiente manera:

• Análisis del riesgo

Evitar la formación de mezclas explosivas. Esta medida suele ser difícil de aplicar, ya que a menudo el proceso productivo depende esencialmente de la manipulación de sustancias combustibles o inflamables, ya sea como materias primas, productos intermedios o productos finales, con capacidad para dispersarse en el aire.

• Evaluar el riesgo

Se estudiará si se pueden generar atmósferas inflamables en zonas en las que se puedan producir descargas electrostáticas (capítulos 3 y 6 del documento). En caso afirmativo, se deberán valorar las concentraciones de atmósfera inflamable según las condiciones del proceso y comprobar si tales concentraciones originan un riesgo en su proximidad y en las condiciones presentes de trabajo.

• Combatir los riesgos en su origen

Se deberá establecer un mecanismo mediante el cual todas las cargas electrostáticas acumuladas se puedan recombinar antes de que provoquen chispas peligrosas. Existen diversas medidas para la eliminación de las cargas electrostáticas acumuladas, pero no todas son aplicables en todos los casos. Se desarrollan, a continuación, algunas.

Puesta a tierra

La puesta común a tierra y la conexión equipotencial de todas las superficies conductoras de un proceso productivo es una medida esencial y a menudo suficiente para disipar con eficacia las cargas electrostáticas acumuladas, especialmente si los elementos conductores cargados pueden quedar aislados de tierra. Para que esta medida sea eficaz, se debería verificar que, como criterio general, la resistencia eléctrica a tierra de todas las superficies conductoras no superase el mega-ohmio (106 O) en las condiciones más desfavorables. Si no hay mecanismos de generación de grandes cargas electrostáticas, se podría admitir una resistencia a tierra de hasta 108 O en condiciones de humedad relativa baja o con formación lenta de capas aislantes.

Asimismo, la resistencia volumétrica total del calzado y la resistencia de fuga a tierra no deben superar los 108 O. Para aplicar esta medida preventiva se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:

-La conexión equipotencial evita la posible existencia de diferencias de potencial entre elementos conductores (que es lo que provoca el salto de la chispa).

-Las tuberías enterradas y los tanques de almacenamiento apoyados sobre el terreno se pueden considerar puestos a tierra debido a su propia configuración.

-Si el suelo es algo conductor y los recipientes son metálicos, no es necesario instalar un conductor específico para la puesta a tierra.

-Sobre las superficies conductoras no debe haber suciedad, pintura ni recubrimientos aislantes de ninguna clase que interrumpan la continuidad del camino a tierra. Si así fuera, se deberían instalar las conexiones sobre metal a la vista y un conductor de puesta a tierra conectado a una toma de tierra prevista para este fin.

-Se considera que una resistencia a tierra de unos pocos ohmios es suficiente para disipar eficazmente las cargas acumuladas.

-La puesta a tierra se puede realizar a través de elementos estructurales cercanos que estén anclados en el suelo.

-La puesta a tierra de elementos aislantes no sirve para disipar las cargas, ya que aquéllos no ofrecen un camino efectivo para ello. De hecho, solo se pueden utilizar si se justifica que no pueden causar descargas en forma de abanico propagante.

-Es esencial garantizar la continuidad en las conexiones equipotenciales de equipos de bombeo, tuberías y recipientes bajo el principio de redundancia. Es frecuente encontrar tuberías flexibles normalizadas con el alma metálica en sus extremos sin conectar, olvidarse de la conexión conductora con pinzas normalizadas (véase la figura 33), conectar las pinzas en bocas de recipientes u otros lugares incorrectos o que no garantizan la puesta a tierra, emplear bombas de trasvase inadecuadas, etc.

Control de la humedad ambiental

El límite inferior reglamentario establecido para la humedad relativa en los centros de trabajo cuando existe riesgo por descargas electrostáticas es el 50%. No obstante, cuando se deba controlar la acumulación de electricidad estática de forma muy rigurosa, se recomienda intentar alcanzar el 60%, pues en estas condiciones el aire se comporta como conductor para disipar las cargas acumuladas. Esta medida puede ser muy útil, por ejemplo, en la industria del embalaje, imprenta, papel, plásticos, textil, electrónica, automovilística, farmacéutica, pirotécnica, etc., no sólo para evitar descargas peligrosas sino por razones productivas.

Sin embargo, esta medida puede no ser aplicable en el caso de trabajar con polvos alimentarios, ya que el exceso de humedad facilita la proliferación de bacterias, hongos u otros agentes que pueden contaminar o apelmazar el producto hasta llegar incluso a su nutilización. Tampoco es eficaz cuando se manipulan materiales hidrófobos, como, por ejemplo, el polietileno.

Suelos de material disipativo (no aislante)

Según los requisitos legales, cuando se quiera evitar el riesgo de ignición también se deberán tener en cuenta las descargas electrostáticas producidas por los trabajadores o el entorno de trabajo como portadores o generadores de carga; para evitar que el trabajador adquiera carga simplemente caminando, una medida preventiva muy eficaz consiste en la utilización de suelos con características disipativas. Para ello, existen diversas soluciones técnicas:

-Someter los suelos a un tratamiento superficial para aumentar su conductividad; por ejemplo, agregando una capa de agua y glicerina al 50% con un paño antiestático

-Utilizar suelos sintéticos especiales fabricados con una conductividad eléctrica determinada; los llamados “suelos técnicos”. Para más información, consúltese el apéndice “Fuentes de ignición. Electricidad estática” de la Guía Técnica del INSHT para la evaluación y prevención de los riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo.

Calzado y ropa antiestáticos

Tal y como se ha expuesto, el simple movimiento de un trabajador en el espacio de trabajo puede generar cargas electrostáticas, que pueden quedar acumuladas en el mismo hasta que encuentren un camino de disipación efectivo. Si estas cargas acumuladas se disipan en forma de chispa -y la energía puesta en juego tiene una magnitud suficiente- pueden constituir un foco de ignición efectivo en determinadas situaciones.

El Real Decreto 681/2003 establece que, para evitar descargas electrostáticas peligrosas procedentes de trabajadores, éstos dispongan de calzado antiestático y ropa de trabajo adecuada. Este requisito se complementa con lo establecido en la exigencia 2.6 del anexo II del Real Decreto 1407/1992, por el que se regulan las condiciones para la comercialización y libre circulación intracomunitaria de los equipos

de protección individual.

También es esencial que el suelo sobre el que pisa el trabajador tenga un nivel de conductividad adecuado, es decir, ciertas propiedades disipativas, de modo que el camino de las cargas a tierra oponga la menor resistencia posible y sea capaz de drenarlas en un tiempo razonablemente corto. En síntesis, las condiciones de calzado “conductor” + suelo “conductor” aseguran una puesta a tierra segura.

La bibliografía existente a este respecto recomienda una resistencia máxima del conjunto calzado/suelo de 109 O. Este nivel de resistencia, combinado con la capacidad eléctrica típica del cuerpo humano, proporciona tiempos de descargas del orden de 0,06 segundos. Para conseguir este propósito, el trabajador deberá llevar calzado denominado antiestático o disipativo, cuyos límites de resistencia normativos son 109 y 105 O. Este tipo de calzado también puede proteger al trabajador frente a contactos eléctricos fortuitos con equipos o instalaciones eléctricas de hasta 250 V de tensión nominal (corriente alterna). Esta solución es la más práctica y adecuada para la gran mayoría de los casos; no obstante, en determinadas operaciones de especial riesgo, tales como el trasiego de sustancias inflamables con una EMI muy baja o la manipulación de explosivos, es posible que el calzado disipativo no ofrezca una eficacia suficiente. En estos casos, lo prioritario es conseguir un drenaje de las cargas acumuladas en el menor tiempo posible. Para esto existe el calzado conductor, que debe tener como máximo una resistencia de 105 O. Debe tenerse en cuenta que este calzado no debe llevarse cuando exista riesgo de contacto eléctrico accidental y no es adecuado para uso general.

En cuanto a la ropa, también puede cargarse electrostáticamente, con independencia de que el trabajador esté puesto a tierra. Las descargas electrostáticas desde la ropa o desde otros equipos de protección que lleve el trabajador son posibles y deben tenerse en consideración para la selección, en su caso, de ropa y equipos disipativos. Se deberán tener en cuenta casos de especial peligrosidad, como, por ejemplo, al trabajar con gases muy sensibles a la ignición (grupo IIC) o en procesos que generen mucha carga.

En estos casos, se podrá emplear ropa de protección con las siguientes características4:

-Resistencia superficial menor o igual a 2,5·109 O en, al menos, una de las superficies (para prendas multicapa).

-Un tiempo de semi-disipación menor de 4 s.

-El marcado deberá incluir un pictograma específico indicando las características antiestáticas de la ropa.

Reducción de la concentración de oxígeno (inertización)

Toda mezcla de sustancia inflamable (gas, vapor, polvo o sus mezclas) en aire tiene una constante característica, denominada concentración límite de oxígeno (CLO), que es la concentración máxima de oxígeno (% v/v) que debe contener dicha mezcla por debajo de la cual la combustión no puede propagarse. Por tanto, se pueden prevenir explosiones disminuyendo la concentración de oxígeno, cualquiera que sea la concentración del combustible, proceso que se denomina inertización.

Para reducir la concentración de oxígeno normalmente se sustituye parte del aire (o todo el mismo) por nitrógeno, dióxido de carbono, gases nobles o vapor de agua, dependiendo de su disponibilidad y de su compatibilidad con el proceso y el entorno. Obviamente, esta medida preventiva es incompatible con la presencia de trabajadores en el volumen afectado.

Instalación de elementos conductores de descargas electrostáticas de las personas

Cuando un trabajador debe realizar una operación con líquidos inflamables, se debe descargar de las posibles cargas que haya acumulado en su cuerpo. Para ello, puede tocar una placa metálica conectada a tierra antes de entrar en el local donde vaya a realizar la operación.

A fin de evitar molestias o daños en la producción (industria electrónica), en locales con suelos de material aislante, se pueden colocar alfombrillas antiestáticas conectadas a tierra en la proximidad de máquinas con partes metálicas accesibles como medida complementaria a los aditivos añadidos a los productos de limpieza y la humidificación del ambiente.

Manipulación de gases combustibles

Los gases combustibles forman mezclas inflamables al contacto con el aire, por lo que ante una fuente de ignición pueden arder o explosionar. Algunas medidas preventivas son:

-Garantizar una estanqueidad total de las canalizaciones y recipientes para evitar fugas.

-Establecer procedimientos de trabajo y permisos de trabajo específicos.

-Cuando se realicen operaciones sobre conducciones en carga, se tomarán las medidas necesarias para trabajar sin salida de gas o con salida controlada del mismo.

-Los tramos de instalación que queden en carga se deberán mantener a la presión de gas suficiente para evitar el riesgo de formación de mezcla con aire. En caso de duda, se purgará la instalación afectada aguas abajo. Los dispositivos de purga deberán disponer de un tapón metálico (acero, aluminio, etc.) para evitar que durante la salida del gas dicho tapón quede cargado electrostáticamente, ya que de ser así una chispa podría provocar la ignición del gas saliente.

-Se utilizarán equipos de protección individual específicos para la zona de trabajo, que sean antiestáticos. Adicionalmente, deberán tener otras propiedades (ignífugo, criogénico, etc.) que dependerán del estado del gas y de la operación a efectuar.

-En la descarga de gas natural licuado (GNL) desde camiones cisterna, la estructura metálica del camión y todas las partes metálicas de la tubería de trasiego deberán estar puestas a tierra y unidas equipotencialmente entre sí antes de que se inicien los trabajos de trasiego y hasta que hayan finalizado.

-Antes del montaje o desmontaje de elementos de la instalación (válvulas, contadores, etc.) se colocará siempre un puente que dé continuidad a la canalización afectada. Cualquier instalación susceptible de producir una chispa por descarga de electricidad estática será puesta a tierra antes de ser manipulada.

Lipoatrofia semicircular

Una de las dolencias que se relaciona con la electricidad estática es la denominada lipoatrofia semicircular, que es un trastorno de la grasa subcutánea consistente en la destrucción del tejido adiposo y cuya manifestación clínica habitual es un hundimiento en las caras anterior y lateral de los muslos y, ocasionalmente, de los antebrazos. En el caso de las piernas, el trastorno aparece a una altura aproximada de 72 centímetros con respecto al suelo, que coincide con la del tablero de las mesas de trabajo.

Actualmente la información técnica que existe sobre esta dolencia es escasa, lo que la convierte en idiopática (sin causa conocida); además, se piensa que es un trastorno de origen multifactorial, por lo que en el caso de que la electricidad estática entre en juego, es posible que no sea la única causa. Este tipo de atrofia se trata más de un defecto estético que de una enfermedad propiamente dicha, puesto que es una lesión benigna, no causa dolor físico y es reversible.

La hipótesis más apoyada para explicar la generación de esta atrofia en personas que trabajan en oficinas es la acumulación de electricidad estática en estos lugares en los que, al producirse micro-traumatismos por descargas internas, activan los macrófagos, destruyendo células grasas en determinadas zonas. Aunque hay que

tener en cuenta que las lesiones suelen desaparecer tras eliminar la exposición.

Este hecho podría explicar, además, la gran descompensación que existe en la proporción de los efectos entre hombres y mujeres (entre el 10% y el 15% de los casos totales detectados), que podría estar relacionada con una diferente disposición del tejido graso en la zona de los muslos.

Bibliografía:

“Riesgos debidos a la electricidad estática”. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo (INSHT).