Los contaminantes atmosféricos proceden de diversas fuentes. Aunque pueden presentarse en concentraciones bajas, pueden mostrar propiedades nocivas y tóxicas.
En instalaciones químicas e industriales, laboratorios y otros lugares donde se congrega o trabaja personal, pueden existir contaminantes en la atmósfera. En tales entornos, puede ser necesario que el personal utilice respiradores o equipos de respiración autónoma para proteger su salud y bienestar.
En entornos potencialmente más peligrosos, como incidentes terroristas, conflictos y emergencias que requieren la intervención de equipos de primera respuesta o defensa NBQR, se utilizan respiradores para la seguridad del personal y la protección contra cualquier gas o vapor tóxico que pueda haberse liberado a la atmósfera.
La dilatada experiencia de Chemviron en el desarrollo de nuevas técnicas y productos de carbón impregnado ha permitido a militares y equipos de primera respuesta afrontar nuevos retos en la protección respiratoria.
Respiradores, contaminantes atmosféricos y carbón activo
La función principal de un respirador es proteger al usuario de la inhalación de gases o vapores nocivos. Estos eliminan los contaminantes del aire, purificándolo y haciendo que su respiración sea segura y limpia.
Dichos respiradores purificadores de aire, denominados equipos de protección respiratoria (EPR), se presentan en muchas formas. Muchos incluyen máscaras faciales de ajuste hermético que incorporan cartuchos o filtros reemplazables. Estos pequeños filtros contienen un lecho de carbón activo especializado (históricamente denominado a menudo carbón vegetal activo).
¿Cómo funcionan los filtros de carbón para respiradores?
Los filtros de carbón activo para respiradores están diseñados para eliminar gases o vapores nocivos del aire mediante procesos de adsorción física y química.
La adsorción física es el proceso por el cual el contaminante atmosférico se fija en la estructura de poros del carbón activo mediante fuerzas de atracción de Van der Waals. La fuerza de estas fuerzas de atracción depende de la naturaleza del contaminante. Muchos contaminantes orgánicos o compuestos orgánicos volátiles (COV) se eliminan fácilmente mediante adsorción física.
Sin embargo, ciertos gases inorgánicos, como el amoníaco (NH3) y el dióxido de azufre (SO2), no se ven atraídos significativamente por la estructura de poros del carbón activo, por lo que se requiere un proceso de adsorción química adicional. Esto implica la impregnación de la base de carbón activo de alta actividad con soluciones químicas especializadas.
La adsorción química es una reacción química en la estructura de poros del carbón activo entre el compuesto impregnante y el contaminante atmosférico. Esta reacción cambia las propiedades del contaminante y fija el compuesto resultante en la estructura del carbón activo.
La calidad y las propiedades de la materia prima de carbón activo utilizada para el proceso de impregnación, normalmente en forma granular o de pellets, son esenciales para lograr el rendimiento y la calidad del producto final. Un proceso de producción constante y de alta calidad es fundamental para garantizar que el impregnante se disperse finamente por todo el carbón activo para equilibrar los mecanismos de adsorción física y química.
El proceso de impregnación química para crear un carbón impregnado concreto variará según los requisitos del reto de adsorción. Dada la naturaleza crítica de las aplicaciones de los respiradores, la técnica de impregnación aplicada en cada caso debe ser un equilibrio preciso entre el tipo de impregnante requerido, la cantidad de este y la naturaleza y forma de la materia prima de carbón base.
Dado que muchos respiradores suelen enfrentarse a retos de gases tanto orgánicos como inorgánicos, es importante tener en cuenta la pérdida de capacidad de adsorción física debida a la adición del impregnante frente a la mejora de la quimisorción obtenida mediante el proceso de impregnación. Como el carbón activo impregnado es capaz de realizar tanto la adsorción física como la química, esa funcionalidad lo hace ideal para aplicaciones de respiradores y filtros.
Ciertos compuestos, como los aldehídos de cadena corta, pueden beneficiarse de los procesos de adsorción física y química. En estos casos, se requiere una atención adicional para seleccionar cuidadosamente los impregnantes químicos, teniendo en cuenta su efecto sobre las características de adsorción física del carbón.
Normas para filtros de respiradores
Para la protección del personal, los respiradores industriales y las aplicaciones de higiene, la norma británica y europea BS EN 14387 es el estándar más común que cubre los criterios de rendimiento de los filtros para respiradores.
Los tipos de filtros cubiertos por esta norma son los siguientes:
Tipo A: Para uso contra ciertos gases/vapores orgánicos con un punto de ebullición >65 °C, según lo especificado por el fabricante del respirador.
Tipo B: Para uso contra ciertos gases y vapores inorgánicos, según lo especificado por el fabricante.
Tipo E: Para uso contra el dióxido de azufre y otros gases y vapores ácidos, según lo especificado por el fabricante.
Tipo K: Para uso contra el amoníaco y derivados orgánicos del amoníaco, según lo especificado por el fabricante.
Tipo AX: Para uso contra ciertos gases/vapores orgánicos con un punto de ebullición < 65 °C, según lo especificado por el fabricante.
Tipo SX: Para uso contra gases y vapores específicos indicados por el fabricante.
Tipo de filtro especial NOP3: para uso contra óxidos de nitrógeno, p. ej., NO, NO2, NOX.
Tipo de filtro especial HgP3: para uso contra el mercurio.
Filtros de gas multitype, p. ej., los filtros ABEK son una combinación de dos o más de los tipos anteriores, excluyendo el tipo SX, y cumplen los requisitos de cada tipo por separado.
Además de los tipos, los filtros también se definen por clase de la siguiente manera:
Clase 1: Filtros de baja capacidad
Clase 2: Filtros de capacidad media
Clase 3: Filtros de alta capacidad
En situaciones más complejas, es decir, para equipos de primera respuesta y filtros NBQR, se requieren normas más exigentes. Un filtro de carbón activo suele tener requisitos de adsorción cada vez más difíciles y, a menudo, pueden aplicarse capacidades específicas de rendimiento frente a gases. Estas pueden ser específicas de un país, de la UE, de la OTAN o militares, como MIL-SPEC o NIOSH CBRN. Dichas normas pueden aplicarse a filtros para máscaras de gas, vehículos, barcos, edificios y refugios con filtros para protección colectiva.
Esta es una aplicación muy especializada, por lo que le rogamos que se ponga en contacto con los expertos de Chemviron para obtener ayuda y asesoramiento.
Tenga en cuenta que los filtros para respiradores y máscaras de gas son más pequeños, normalmente filtros de lecho fino que utilizan un carbón de malla más fina, mientras que los filtros para vehículos o edificios son filtros de lecho más profundo que utilizan un carbón de lecho más grueso para mejorar la caída de presión.
Además, en muchos vehículos, tanto de pasajeros como de mercancías, se utiliza cada vez más la protección mediante filtros de carbón como filtro de aire de cabina para proteger a los pasajeros y al conductor de olores no deseados y productos químicos nocivos. Estos incluyen COV y gases como el SO2 y productos químicos difíciles de eliminar como el formaldehído, el H2S y el amoníaco.
¿Qué contaminantes se pueden eliminar con carbón activo?
La lista de contaminantes —además de los COV típicos— que pueden eliminarse eficazmente en los filtros de los respiradores utilizando estos carbones activos impregnados especializados incluye los siguientes:
Acetaldehído | Cloroacetofenona | Óxidos de nitrógeno: NO, NO2, NOx |
Gas ácido | Cloropicrina (PS) | Vapor orgánico |
Acrilonitrilo | Agentes sofocantes | Ozono |
Agente VX | Cianógeno | Espray de pimienta (OC) |
Aldehídos | Cloruro de cianógeno (CK) | Fosgeno (CG) |
Amoníaco | Ciclohexano | Fosfina |
Arsina (SA) | Metilfosfonato de dimetilo (DMMP) | Gas antidisturbios (CS) |
Gas básico | Formaldehído | Sarín (GB) |
Agente vesicante | Cloruro de hidrógeno (HCl) | Somán (GD) |
Agente sanguíneo | Cianuro de hidrógeno (AC) | Dióxido de azufre |
Disulfuro de carbono | Sulfuro de hidrógeno | Tabún (GA) |
Sulfuro de carbonilo | Vapor de mercurio | Gas lacrimógeno (CN) |
Tetracloruro de carbono | Metilamina | Productos químicos industriales tóxicos (TIC) |
Agente NBQR | Gas mostaza (HD) | Materiales industriales tóxicos (TIM) |
Agentes de guerra química (CWA) | Gases nerviosos | COV |
Cloro | Gas NIOSH |
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Nota: La designación indicada entre paréntesis después de la descripción del gas es la referencia militar a este contaminante, citada a menudo en normas y especificaciones.
¿Cómo podemos ayudarle?
El carbón más eficaz dependerá de la aplicación en la que se vaya a utilizar, el tipo de filtro y el rendimiento requerido frente al gas. Es importante informar si se aplican contaminantes o normas específicas.
Como productor europeo de estos carbones activos impregnados especializados durante más de ochenta años, Chemviron puede ofrecer asesoramiento y ayuda expertos. Además, la división Chemviron Cloth Division UK produce tejido de carbón activo FLEXSORB® para una gama de aplicaciones especiales. Esto incluye tejidos de carbón impregnado para defensa y otras aplicaciones de filtración de aire.
Por lo tanto, si necesita ayuda para mejorar el rendimiento de su filtro, la elección del carbón activo o para recibir más asesoramiento, póngase en contacto con nuestro equipo.
Para obtener más información sobre los COV y otros contaminantes atmosféricos, consulte nuestros artículos relacionados sobre “Qué son los compuestos orgánicos volátiles” y “Qué son los contaminantes atmosféricos”.