Bifenilos Policlorados ó PCBs

Que son los Bifenilos Policlorados ó PCBs

Los PCBs son una familia de sustancias químicas orgánicas compuestas de dos anillos de benceno unidos por un enlace carbono – carbono. Los átomos de hidrógeno son sustituidos por cloro en uno de las diez posiciones disponibles dentro de la molécula. En pocas palabras son compuestos químicos, que por tener Cloro, son muy estables a la oxidación y la biodegradación, a su vez la alta electronegatividad del cloro neutraliza la reactividad del carbono con otros átomos, elementos o moléculas existentes.

Estructura molecular de los PCB´s
Figura 1: Estructura molecular de los PCB´s

Estos compuestos tienen propiedades dieléctricas buenas, lo que le permitió ser utilizado como medio de aislamiento térmico y dieléctrico en equipos eléctricos. Pero son estas mismas cualidades las que hacen al PCBs peligroso para el ambiente, especialmente su resistencia extrema a la ruptura química y biológica a través de procesos naturales.

Esta resistencia inusual, más su tendencia a permanecer y acumularse en organismos vivos como es la bioacumulación y la Bioampliación, lo cual hace que los seres vivos acumulen estos compuestos en sus tejidos grasos y aumente su concentración con respecto como vaya subiendo en la cadena alimenticia, lo que hace al ser humano receptor involuntario de estos contaminantes con sus consecuentes efectos. Muchos experimentos de laboratorio y otros estudios han intentado determinar los efectos que producen los PCBs en la salud de los seres humanos, se considera agente hepatotoxico y produce muchas veces la mutación genéticas en fetos humanos y animales.

A partir de la prohibición del PCB en muchos países, los propietarios de equipos eléctricos sumergidos con mezclas PCB, empezaron a cambiar estas sustancias por aceite mineral, contaminando el aceite mineral que se utilizó para sustituir el PCB, a esto se suma que no existían normas o procedimientos para la precaución en el manejo residual y de los PCBs, dejando focos de contaminación tanto en el equipo eléctrico como en el suelo, aire y fuentes hídricas.

El Convenio de Estocolmo firmado por el Gobierno Nacional en el año 2001 y ratificación  mediante la Ley 1196 del 5 de julio del 2008, busca proteger a los ecosistemas y a la salud humana, de la presencia de doce compuestos altamente persistentes en el medio ambiente, denominados COP.  Entre ellos los compuestos conocidos como, Bifenilos Policlorados (PCB).

Dentro de los compromisos adquiridos por los países partes de este convenio y para el caso de Colombia se deben establecer medidas de control a la producción, importación, exportación, uso y eliminación de estas sustancias, para cada caso se hará dentro de las posibilidades de los países teniendo en cuenta sus capacidades nacionales.

Para aplicar estas medidas los gobiernos deben promover el desarrollo de estrategias encaminadas a reducir su uso, mitigar sus efectos y, en los casos en que se requiera, eliminar las existencias de los COP, entre las cuales resaltamos las siguientes:

  • Medidas para reducir o eliminar las existencias derivadas de la producción y uso intencionales, esto es, aplicables a plaguicidas y PCB.
  • Medidas para reducir y manejar el riesgo a la salud humana y al ambiente ocasionado por el uso y eliminación de PCB.
  • Medidas para reducir o eliminar liberaciones derivadas de las existencias de desechos (aplicable a plaguicidas y PCB), y de los desechos que sean o estén contaminados con PCB.

Otros compromisos se refieren a los mecanismos que facilitan el cumplimiento mismo del Convenio, a saber:

  • El intercambio de información relativa la reducción o la eliminación de la producción, utilización y liberación de PCBs, sus peligros, costos económicos, sociales, y las alternativas para disponer estos compuestos.
  • La promoción de la comunicación y sensibilización del tema entre los diferentes actores y grupos de interés (formuladores de políticas, funcionarios, empresarios, trabajadores, técnicos, investigadores, docentes y público en general)
  • Actividades de investigación, desarrollo, vigilancia y cooperación, dentro de las capacidades nacionales
  • La cooperación entre las partes para prestar asistencia técnica a países en desarrollo para la creación y fortalecimiento de su capacidad para cumplir las obligaciones del Convenio.
  • Programas nacionales. Los países desarrollados podrán proporcionar recursos financieros a países en desarrollo para ayudarlos a su cumplimiento del Convenio.

Por tal motivo el gobierno Colombiano y con el apoyo de los centros de investigación, la Industria tanto pública como privada y entes de vigilancia y control sobre temas de impacto ambiental, desarrollo un programa llamado “Plan Nación para la Aplicación del Convenio de Estocolmo” realizado en el año 2010, a su vez se reglamentó, para el caso de PCBs la resolución 0222 de Diciembre de 2011 por el Ministerio de Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, en el cual involucra los pasos a seguir para desarrollar en cada ente que tenga posesión de compuestos contaminados con PCB, siguiendo los lineamientos estipulados en el “Plan Nacional para la Aplicación del Convenio de Estocolmo”.

A continuación explicaremos los objetivos y actividades relacionados con la resolución 0222 de 2011, para la Gestión Integral de equipos y desechos que consisten, contienen o están contaminados con PCB.

1. Objetivos que Busca la Resolución 0222 de 2011

Sugerido al Plan Nacional de Aplicación del Convenio de Estocolmo, y su plan de acción para PCBs

Objetivos que Busca la Resolución 0222 de 2011
Objetivos que Busca la Resolución 0222 de 2011

Mediante estos 4 objetivos (Identificación, Prevención, Reducción del Riesgo y Eliminación), se propone la gestión integral de PCB.

2. Caracterización de equipos, aceites y desechos contaminados con PCB.

Caracterización de equipos, aceites y desechos contaminados con PCB.
Caracterización de equipos, aceites y desechos contaminados con PCB.

La normativa legal sugiere realizar análisis cuantitativo de PCB para equipos, aceites en operación o en desuso y desechos contaminados, a su vez análisis semicuantitativos, los cuales son esenciales para recepción de aceite nuevo o equipo eléctrico nuevo sumergido en aceite.

En la próxima edición de La Nota Energética:

3. Clasificación de los desechos y equipos sumergidos en aceite, determinados por la resolución 0222 de 2011.

4. Inventario Nacional de PCB.

5. Marcación y Metas propuesta para todas las existencias de equipos sumergidos en aceite mineral dieléctrico.

6. Metas de Eliminación y desechos contaminados con PCB.

7. Almacenamiento de equipos y desechos contaminados con PCB.

8. Prohibiciones para los equipos, desechos y residuos contaminados con PCB.

9. Cancelación del Inventario de PCB ante el IDEAM.

10. Resumen de las actividades que exige la resolución 0222 de 2011 del MADS.

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Ventanas Infrarrojas IR

1. Qué son las ventanas infrarrojas.

Definición:

Una Ventana Infrarroja (IR) es un dispositivo hecho de un material transmisivo a la Radiación Infrarroja (IR) utilizado para separar ambientes de condiciones diferentes en cuanto presiones, temperaturas, humedades, y contaminaciones, manteniendo dichos sistemas cerrados y protegidos, permitiendo que pase la energía radiante emitida por los objetos confinados y  mediante el uso de cámaras termográficas poder detectar con seguridad para el termógrafo la condición de falla que puedan tener permitiendo actualizar los programas de mantenimiento predictivo y preventivo para garantizar la confiabilidad y seguridad de operación de los equipos.

2. Materiales de las ventanas IR y su Transmisividad.

Existen varios tipos de materiales para utilizar en ventanas IR. La selección específica usualmente está orientada según la aplicación, las condiciones ambientales, temperatura, la longitud de onda y consideraciones de costos. Por ejemplo, si se requiere la utilización de una ventana para detectar altas temperaturas en un ambiente que supere los 150°C, que es una condición exigente, hay que ser cuidadosos para seleccionar el material adecuado. Es importante tener en cuenta también el ambiente en que va a trabajar la ventana, pues materiales diferentes pueden reaccionar de manera diferente a ambientes industriales húmedos, ácidos o alcalinos, e incluso se comportan de manera diferente a los esfuerzos mecánicos como los generados por vibraciones. Los diferentes materiales tiene también diferentes transmisividades y es necesario tener en cuenta que éstas no son constantes para todos los rangos de temperatura ni en todo el rango espectral IR donde se usan las cámaras termográficas, tanto en longitudes de onda media MW(3μ a 5μ) como en longitudes de onda larga LW(8μ a 15μ). Aunque existen varios materiales que tienen muy buena transmisividad en el rango de longitudes de onda IR, como el diamante y el Cloruro de Sodio (NaCl) entre otros, sin embargo desde el punto de vista práctico y dependiendo de la aplicación, los materiales que tienen buena transmisividad en el rango IR son los siguientes:

  1. Fluoruro de calcio (CaF2)
  2. Zafiro (Al2O3)
  3. Polímero IR
  4. Seleniuro de Zinc (ZnSe)
  5. Germanio (Ge)
  6. Fluoruro de Bario (BaF2)

    propiedades y desempeños de los diferentes materiales lentes de Cámaras Termográficas
    Propiedades y desempeños de los diferentes materiales para lentes de Cámaras Termográficas.

En la Tabla 1 podemos distinguir claramente las propiedades y desempeños de los diferentes materiales. El Germanio (Ge) que es de alto costo es el material preferido para la construcción de lentes para cámaras termográficas por su robustez y excelentes características transmisivas en toda la banda espectral de las cámaras IR. Es de anotar que el costo de la óptica de una cámara termográfica está alrededor del 45% del valor de la misma en donde el lente principal es el componente óptico de más valor. Por tanto por su costo no sería un material candidato a ser usado en ventanas IR para aplicaciones industriales rutinarias. Igualmente el Seleniuro de Zinc (ZnSe) es un material costoso y se utiliza para construir ventanas IR en casos muy especiales como en aplicaciones de altas temperaturas, o para carcasas de cámaras termográficas utilizadas para seguridad o monitoreo en línea de procesos o de equipos a la intemperie como en subestaciones eléctricas de patio. El fluoruro de Bario (BaF2) por ser un material tóxico es de uso prohibido ambientalmente. Después de este breve análisis, para aplicaciones industriales en tableros eléctricos y equipo eléctrico en general por el factor costos de materiales nos queda para seleccionar el cristal de Fluoruro de Calcio (CaF2) y el Polímero IR. El Grafico 1 muestra el comportamiento diferente que tienen las transmisividades de los diversos materiales a través del espectro de IR. Se debe notar que algunos materiales como el Zafiro (AL2O3) no serán adecuados para ser utilizados con una camera de longitud de onda larga LW (8μ a 15μ). Otros materiales como el Seleniuro de Zinc (ZnSe) y el Germanio (Ge) son adecuados para uso en MW y en LW, principalmente utilizados para lentes de cámaras termográficas y aplicaciones especiales. Dada la variabilidad de transmisividades a través de diferentes longitudes de ondas, se necesita definir la taza de transmisión a una longitud de onda específica. Las investigaciones han mostrado que para Mantenimiento Predictivo (PdM) de esquipo eléctrico y mecánico en general la mayoría de las fallas se encuentran longitudes de onda cerca de 9μm en la banda LW y cerca de 4μm en la banda MW.

Para las medidas de temperaturas precisas, es irrelevante si el coeficiente de la transmitancia de la ventana es 90%, 50% u otro valor. Lo que sí es importante es que el termógrafo conozca precisamente la taza de transmisividad para el rango de longitud de onda donde se pueden encontrar normalmente las fallas. Entonces, cuando el termógrafo digita el valor correcto de emisividad (ε), ajustado en la cámara o en el software, teniendo en cuenta la transmisividad de la ventana, el cálculo final de la temperatura será preciso y fiable. Sin embargo, si el termógrafo no conoce la transmisividad real, y no ajusta la emisividad en su cámara, los errores pueden ser significativos. Una manera práctica y fácil de conocer la transmisividad de una ventana, es precisamente aprovechar cuando se está instalando la ventana, o cuando se está haciendo mantenimiento al tablero eléctrico, utilizando un objeto caliente a una Temperatura promedio de las fallas esperada p.e. un recipiente con agua caliente, siguiendo los siguientes pasos:

  1. Tome un recipiente con agua caliente y coloque un material adhesivo de alta emisividad. Y conocida como un trozo de cinta aislante o un sticker de emisividad patronada.
  2. Introduzca a la cámara una emisividad ε=1.
  3. Mida la temperatura del objeto sin ventana.
  4. Coloque la ventana en frente de la cámara.
  5. Ajuste la emisividad de la cámara hasta lograr la temperatura inicial medida en el punto
  6. Registre este valor logrado como la transmisividad efectiva de la ventana IR.
Rata de Transmisión de Materiales
Rata de Transmisión de Materiales.

Fluoruro de Calcio (CaF2) vs. Polímero IR:

De acuerdo a lo aquí tratado, los materiales que finalmente se consideran viables por razones económicas y ambientales son el Polímero IR y el fluoruro de calcio. Sin embargo hay diferencias significativas entre uno y otro material especialmente en lo referente a su vida útil, su transmisividad en todo el rango espectral IR, y su desempeño mecánico (Ver Tabla 2).

Polímero IR, Fluoruro de calcio
Polímero IR, Fluoruro de calcio
Ventanas Infrarrojas IR
Ventanas Infrarrojas IR

3. Tipos de ventanas.

Tanto las ventanas fabricadas en polímero como las fabricadas en fluoruro de calcio, vienen en diámetros estandarizados de 2” (50 mm), 3” (75 mm), y 4” (100 mm) (Ver Figura 1). No se fabrican en diámetros mayores debido a las exigencias mecánicas que deben cumplir, y es claro que a más de 4” (100 mm) dichas exigencias pueden ser incumplidas. Sin embargo con el polímero y la rejilla que lo sostiene se pueden fabricar ventanas rectangulares de dimensiones tanto estandarizadas como a la medida de necesidades concretas, al igual que si se requiere cubrir equipos cuya geometría implique acomodarse a curvaturas, ello es posible dada la ductilidad del polímero, fabricando igualmente la rejilla con la misma curvatura requerida.

En la próxima edición de La Nota Energética:

  • Campo de visión a través de una ventana.
  • Procedimiento de Instalación.
  • Certificaciones y estándares.
  • Implicaciones de las Normas NFPA 70B, NFPA 70E Y RETIE.
  • Análisis costo-beneficio y Recomendaciones.
  • Mitos sobre el uso de las ventanas IR.
  • Conclusiones.

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