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Los Ultrasonidos: sus riesgos
y normas de prevención (*)




MIGUEL ÁNGEL BARCELÓ RADO                            JERONI MOREY SALVA
Licenciado en Ciencias Químicas                      Doctor en Ciencias Químicas.
                                                     Profesor titular de la Universidad
                                                     de Palma de Mallorca                                 INTRODUCCIÓN

                                                                                                             Aunque el principio del uso de ultra-
                                            SUMARIO                                                       sonidos por el hombre se puede esta-
                                                                                                          blecer con el descubrimiento de los
       Con el creciente uso de sistemas generadores de ultrasonidos en los                                efectos de los materiales piezoeléctri-
    laboratorios de química, se hace prioritario alertar de los posibles riesgos                          cos por Curie en 1880 y de las ondas
    que comporta el manejo de dichos sistemas. En este artículo se reco-                                  ultrasónicas por Galton en 1893, su
    miendan ciertas pautas de comportamiento para evitar peligros potencia-                               primera aplicación comercial no apare-
    les. Y se describen los riesgos mas importantes que se encuentra el ope-                              ce hasta 1917. En dicho año, Langevin
    rario al utilizar un sistema por ultrasonido. Finalmente se hace especial                             inventó el sonar.
    referencia a una serie de recomendaciones para garantizar la utilización                                 Precisamente es en el siglo XX don-
    segura de dichos generadores.                                                                         de nos encontramos con el desarrollo
                                                                                                          de numerosas técnicas fundamenta-
                                                                                                          das en los ultrasonidos. Este impulso
Palabras clave: Ultrasonidos, laboratorios, exposición, riesgos, medidas de seguridad.                    coincide con la mayor disponibilidad


     * Este artículo es el resumen del trabajo presentado a la Fundación MAPFRE como resultado final de la investigación desarrollada durante el año 2001 a
raiz de una beca concedida por la Fundación en la Convocatoria 2000-2001.

                                                                                      MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003                11
de materiales piezoeléctricos y elec-     son capaces de emitir y/o captar ultra-    propiedades elásticas, ya sean sóli-
trónicos que hacen posible la fabrica-    sonidos. Un claro ejemplo lo tenemos       das, líquidas o gaseosas. Son más fá-
ción de emisores capaces de generar       en los murciélagos, que utilizan los ul-   cilmente reflejadas por superficies
ultrasonidos de alta amplitud. Dichas     trasonidos para ubicar objetos y guiar-    planas y mejor absorbidas por el aire;
ondas son capaces de propagarse a         se en el espacio. Estos animales emi-      en consecuencia, no se transmiten a
largas distancias en agua, aceite y en    ten una señal de ultrasonidos que es       larga distancia.
otros líquidos. Numerosos experimen-      propagada por el aire hasta que choca         La velocidad de propagación de los
tos de laboratorio demuestran que los     con un objeto. La onda rebota en dicho     ultrasonidos en el aire a la temperatu-
ultrasonidos son capaces de producir      objeto y vuelve hacia el oído del mur-     ra ambiental es igual a la de los soni-
una asombrosa cantidad de efectos         ciélago. En función del tiempo que tar-    dos audibles (343 m/s), mientras que
químicos, físicos y biológicos.           da la onda en retornar al murciélago,      la velocidad de propagación en un
   Debido a las innovaciones tecnoló-     éste es capaz de calcular exactamen-       medio líquido, como el agua, es ma-
gicas, el uso de los ultrasonidos ha      te la distancia a dicho objeto (Fig. 2).   yor, pudiéndose alcanzar un valor
aumentado considerablemente. Así,                                                    aproximado de 1500 m/s.
nos encontramos numerosas aplica-                                                       Las fuentes de generación de ultra-
ciones en campos tan dispares como        FIGURA 2. Los murciélagos                  sonidos se clasifican de forma apro-
la industria química, la navegación, la             utilizan los ultrasonidos        piada en función de su frecuencia, así
medicina, la física y también en usos               para guiarse.                    se pueden establecer tres grandes
de índole militar.                                                                   grupos:
                                                                                        – Baja frecuencia (comprendidos
EL SONIDO Y LOS                                                                      entre 10 y 100 kHz). Utilizados en la
ULTRASONIDOS                                                                         limpieza, perforación, soldaduras, pro-
                                                                                     cesos químicos, etc.
   Tras la vista, el oído es el sentido                                                 – Media frecuencia (su rango abar-
que más información procedente del                                                   ca de 100 kHz a 10 MHz). Para usos
exterior proporciona al cerebro. Cuan-                                               terapéuticos.
do escuchamos algo, las ondas de so-                                                    – Alta frecuencia (desde 1 a 10
nido atmosféricas se introducen a tra-                                               MHz). Sus aplicaciones principales se
vés del canal auditivo y golpean con-                                                encuentran en medicina y aparatos de
tra el tímpano, provocando que éste                                                  control no destructivos (por ejemplo,
vibre. Esta vibración pasa a través de       Los ultrasonidos llevan aparejados      medida del flujo de líquidos o gases
tres minúsculos huesos situados en el     una serie de armónicos de frecuen-         en tuberías).
oído medio, que vibran a su vez. Acto     cias comprendidas dentro del rango
seguido, este movimiento hace oscilar     de audición. Es por ello que, al estu-
unos pelos microscópicos en las célu-     diar los efectos sobre la salud produ-     EL FENÓMENO DE CAVITACIÓN.
las de la membrana coclear, respon-       cidos por los ultrasonidos, también se
sables de generar una señal nerviosa      debe incluir este conjunto de sonidos         Al propagarse una onda acústica a
que se transmite al cerebro (Fig. 1).     agudos y muy agudos (generalmente          través de un líquido, en su seno se
   El oído humano es capaz de detec-      a partir de una frecuencia superior a      crean zonas de compresión y de rare-
tar sonidos comprendidos en un mar-       10 kHz).                                   facción, debido a que el movimiento
gen de frecuencias entre 20 y 20.000         Los ultrasonidos presentan funda-       vibratorio producido por la fuente emi-
Hz. Los sonidos emitidos en un rango      mentalmente las mismas propiedades         sora es comunicado a las moléculas
superior a los 20.000 Hz y que no son     físicas que las ondas sonoras, pero en     del medio, cada una de las cuales
detectados por el oído humano son         base a su mayor frecuencia y, por tan-     transmite este movimiento a las partí-
conocidos con el nombre de ultrasoni-     to, menor longitud de onda se difrac-      culas adyacentes antes de retornar,
dos.                                      tan en menor medida que las ondas          aproximadamente, a su posición ini-
   A diferencia del ser humano, ciertos   sonoras audibles. Se transmiten a tra-     cial. Este continuo movimiento de par-
animales –ballenas, delfines, perros–     vés de sustancias que manifiestan          tículas genera en ciertas zonas del lí-
                                                                                     quido cambios en la presión (donde
                                                                                     se da un cambio de presión positivo
FIGURA 1. El oído humano no es capaz de detectar los ultrasonidos.                   se denomina zona de compresión, y al
                                                                                     contrario, donde se da un cambio de
                                                                                     presión negativo se denomina zona
         SONIDOS                                                                     de rarefacción). Si una presión negati-
                                                                                     va Pc (calculada como Pc = Pacústica –
                                                                                     – Phidrostática) es lo suficientemente
                                                                                     grande como para que la distancia en-
                                                                                     tre moléculas exceda a la distancia
                                                                                     molecular crítica, necesaria para man-
                                                                                     tener intacto el líquido, en el interior
                                                                                     de éste se generaran vacíos; esto es,
                                                                                     se formarán burbujas de cavitación
                                                                                     (Fig. 3). Expresado de otro modo, se
                                                                                     producen burbujas de cavitación en el
                                                                                     seno de un líquido cuando la Pc igua-
                                                                                     la a la presión de vapor (Pv) del líqui-
     ULTRASONIDOS                                                                    do. Estas burbujas, llenas con vapor
                                                                                     del disolvente en estado gas, son

12   MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003
inestables y desaparecen en un ins-              ción en líquidos, la dispersión del mer-      mediata vecindad, cuando ésta colap-
tante, aproximadamente a los 10-6 s,             curio, la explosión del triioduro de ni-      sa y libera gran cantidad de energía
debido al semiperíodo de compresión.             trógeno, la hidrólisis del dimetilsulfato,    en forma de calor y presión.
El colapso que sufren las burbujas,              etc.                                            El fenómeno de cavitación, y, por
causado por el período de compresión                Así pues, en el laboratorio, los ultra-    consiguiente, la eficacia de la reac-
de las ondas ultrasónicas, forma po-             sonidos se utilizan básicamente en            ción sonoquímica, dependerá princi-
derosas ondas de choque, llamadas                dos procesos :                                palmente de cuatro factores:
microcorrientes. Sin embargo, la con-
secuencia más importante es la libe-               – Sonoquímica.
ración de energía en la zona de co-                – Limpieza de material de vidrio.           La frecuencia de la onda
lapso de la burbuja, donde se al-
canzan temperaturas máximas del or-                                                              En principio, cualquier frecuencia
den de varios miles de grados K y pre-           SONOQUÍMICA                                   suministrada capaz de inducir cavita-
siones máximas del orden de los kilo-                                                          ción puede ser químicamente activa.
bares durante períodos de tiempo                   La aplicación de los ultrasonidos en        Ahora bien, un incremento en la fre-
muy cortos. Debido a la gran magni-              química se conoce con el nombre de            cuencia de la onda disminuye la pro-
tud de estos valores, la interpretación          sonoquímica. Así, en ciertos procesos         ducción de cavitación. En consecuen-
de los fenómenos sonoquímicos se                 químicos los ultrasonidos son utiliza-        cia, a mayor frecuencia hay que
conoce como la Teoría del Punto Ca-              dos para acelerar algunas reacciones          suministrar una mayor potencia.
liente.                                          químicas, ya sea en estado sólido co-

FIGURA 3. Esquema representativo del fenómeno de cavitación.                                   El disolvente

                                                                                                  Al ser el disolvente el portador de la
 Fuerzas intermoleculares                Ultrasonidos                                          energía, sus propiedades físicas van
 propias del estado líquido                                                                    a jugar un papel muy importante.
                                                                                               Disolventes con una presión de vapor
                                                                                               elevada, Pv, producen efectos cavita-
                                                                                               cionales menores. En la misma direc-
                                                                                               ción, en líquidos muy viscosos será di-
                                                                              Molécula
                                                                                               fícil que se produzca una cavitación
                                                                                               óptima debido a las altas fuerzas de
                                                                                               cohesión entre moléculas del disol-
                                                                                               vente. Por otro lado, el rendimiento de
                                                                                               la cavitación puede ser aumentado si
                                                                                               el líquido es desgasificado o ultrafiltra-
                                          Ultrasonidos            Burbuja de cavitación        do, ya que la presencia de núcleos de
                                                                                               gas (aire) o impurezas inducen la for-
                                                                                               mación de burbujas estables.


                                                                                               La temperatura

                                                                                                  Al aumentar la temperatura de la re-
                                                                                               acción, la Pv del disolvente aumenta y
                                                                                               el efecto cavitacional disminuye. Por
                                                  Superficie de la burbuja de cavitación       ello, para acelerar el proceso sonoquí-
                                                       (Teoría del punto caliente)             mico es aconsejable mantener una
                Ruptura de las fuerzas                                                         temperatura baja.
                  intermoleculares


                                                                                               Emplazamiento del reactor
                                                                                               respecto al generador de
LA UTILIZACIÓN DE                                mo en disolución. Ejemplos de trans-          ultrasonidos
ULTRASONIDOS EN LOS                              formaciones químicas, como polimeri-
LABORATORIOS DE QUÍMICA                          zaciones y alquilaciones, de gran in-           El reparto de la energía en un baño
                                                 terés industrial, son aceleradas por la       de ultrasonidos es desigual. Por el
   La aplicación de ultrasonidos en quí-         irradiación ultrasónica. El punto clave       contrario, en generadores de ultraso-
mica de forma cotidiana se remonta a             se encuentra, otra vez, en el fenóme-         nidos del tipo de sonda rompedora y
los años veinte, con las primeras ex-            no de cavitación.                             de silbido, el reparto de energía es
periencias de W. Richards y A. Loomis               Como ya se ha explicado, el fenó-          uniforme. Por este motivo, en un baño
sobre los efectos de ondas sónicas de            meno de cavitación se produce cuan-           de ultrasonidos se hace muy difícil
alta frecuencia en sólidos y líquidos.           do, debido a la propagación de una            cuantificar exactamente la cantidad
Dichos estudios demostraron que los              onda sónica de alta frecuencia, se            de potencia suministrada al reactor,
ultrasonidos aceleraban un amplio                crean burbujas inestables en el seno          ya que ésta depende de las dimensio-
rango de transformaciones, físicas y             de un líquido. Las reacciones sono-           nes y forma del baño, y en sobrema-
químicas, tales como la desgasifica-             químicas tienen lugar en la cavidad de        nera, del grosor y posición del reactor
ción y el descenso del punto de ebulli-          la burbuja de cavitación, o en su in-         dentro del baño de ultrasonidos.
                                                                                MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003     13
LIMPIEZA DEL MATERIAL                       FIGURA 5. Baño de ultrasonidos.                 – Riesgos debidos a la exposición
DE VIDRIO                                                                                 por contacto directo.
                                                                                            – Riesgos debidos a la exposición
   Es a partir de los años sesenta cuan-                                                  indirecta por vía aérea.
do se empezaron a utilizar los baños                                                        – Riesgos debidos a las operacio-
de ultrasonidos para la limpieza de ob-                                                   nes realizadas con ultrasonidos en el
jetos metálicos –en metalurgia, bisute-                                                   laboratorio.
ría, joyería– y de vidrio. Los ultrasoni-
dos provocan dos efectos sinérgicos:
desprender la suciedad del material de                                                    RIESGOS DEBIDOS A UNA
vidrio y mejorar la dispersión de disol-                                                  EXPOSICIÓN A ULTRASONIDOS
ventes orgánicos en los detergentes                                                       POR CONTACTO DIRECTO
acuosos, logrando así una mayor lim-
pieza.                                                                                       Este tipo de exposición se manifies-
   El proceso de limpieza del material                                                    ta principalmente en las manos. Es
de vidrio se consigue, por una parte,                                                     debido a un contacto directo entre el
debido al colapso de las burbujas de                                                      transductor –dispositivo que transfor-
cavitación durante el período de com-                                                     ma el efecto de una causa física, co-
presión de las ondas ultrasónicas, y                                                      mo la presión, la temperatura, la dila-
por otra, a la formación de ondas de        siste en un disco cilíndrico metálico         tación, etc., en otro tipo de señal,
choque que favorecen el proceso de          con una lámina de cerámica piezoe-            normalmente eléctrica, y viceversa– y
limpieza, dispersión y erosión de sus-      léctrica en su interior, la cual vibra gra-   el operario, pudiendo mediar entre
tancias sólidas.                            cias a un transformador de alta fre-          ellos un sólido o un líquido. En este ti-
                                            cuencia. La longitud de la onda sónica        po de exposición se transmite la casi
                                            emitida va en función del grosor del          totalidad de energía de la onda al teji-
EL BAÑO DE ULTRASONIDOS                     disco emisor, y, por tanto, es fija e in-     do expuesto. Causando daño por ca-
                                            variable (Fig. 6).                            lentamiento de la piel, e incluso del
   Como ya se ha mencionado, en un             Al aplicar un campo eléctrico a las        hueso. A tiempos más largos provoca
laboratorio de química podemos en-          superficies del disco de material piezo-      daños celulares, así como la destruc-
contrar alguno de estos tres tipos de       eléctrico, tal y como se indica en la fi-     ción de las propias células por el fe-
generadores de ultrasonidos (Fig. 4):       gura 6, el disco vibra debido al efecto       nómeno de cavitación.
el generador de silbido, la sonda rom-      piezoeléctrico. Dicho efecto es propio           En el organismo, este tipo de sobre-
pedora y el baño de ultrasonidos.           de ciertos materiales, que son capaces        exposición directa se manifiesta co-
                                            de convertir la energía eléctrica en          mo: alteraciones funcionales del siste-
                                            energía mecánica, y viceversa. Las vi-        ma nervioso, dolores de cabeza,
FIGURA 4. Generador de                      braciones producidas por el disco se          vértigo, fatiga, modificaciones del re-
          ultrasonidos.                     traducen en la emisión de ultrasonidos,       flejo y periféricas.
                                            que son transmitidas al disolvente del           Los límites de exposición por con-
                                            baño, que generalmente es agua.               tacto se muestran en la figura 7. Por
                                                                                          debajo de un kW/m2 no se aprecian
                                                                                          efectos biológicos, independiente-
                                            RIESGOS DEBIDOS A LA                          mente del tiempo de exposición. Por
                                            UTILIZACIÓN DE ULTRASONIDOS                   el contrario, se considera peligroso y
                                            EN EL LABORATORIO                             se deben evitar siempre las exposicio-
                                                                                          nes que superen intensidades mayo-
                                              Los riesgos debidos a la utilización        res de 100 kW/m2 (Fig. 7).
                                            de sistemas generadores de ultrasoni-            Los generadores de ultrasonidos
                                            dos se pueden dividir en tres tipos:          utilizados en el laboratorio emiten on-

                                            FIGURA 6. Elongación y contracción de un disco de material piezoeléctrico
                                                      cuando se le aplica un voltaje.



   De estos tres generadores, el más
utilizado es el baño de ultrasonidos, al                                                                    Polarización
ser el más económico y sencillo de                                                                     C+
                                                   L+ ⌬ L




manejo (Fig. 5).                                                                                       U
                                                              L




   En la actualidad, la oferta comercial                                                               C-
es amplia; así existen modelos de ba-
ños de ultrasonidos complejos, de di-
ferente capacidad y con posibilidad de
regulación de temperatura y de tiem-
po, y modelos más sencillos, de me-
nor capacidad y sin posibilidad de                                              D + ⌬D
control de temperatura.                                                            D
   El mecanismo generador de ultra-
sonidos en un baño de este tipo con-

14   MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003
FIGURA 7. Límites de exposición por contacto propuestos por Nyborg.                                               de presión (SPL) era menor de 75 dB
                                                                                                                  para centros de banda de frecuencias
                                                                                                                  de 1/3 de octava comprendidos entre
                                                                                                                  16 y 20 kHz, y menor de 110 dB para
                                                                                                                  centros de banda iguales o por encima
                                                                                                                  de 20 kHz. Acton sugirió dicho criterio
                                                                                                                  como límite de exposición. En 1975,
                                                                                                                  Acton revisó dicho criterio, incluyendo
     INTENSIDAD ACÚSTICA (kW/m2)




                                   100                                                                            el límite de 75 dB para centros de ban-
                                                                                                                  da de frecuencia de 1/3 de octava igua-
                                                         PELIGRO                                                  les a 20 kHz.
                                                                                                                     Resumiendo: la exposición a la ra-
                                                                                                                  diación ultrasónica por vía aérea,
                                   10                                                                             cuando ésta es lo suficientemente in-
                                                                                                                  tensa, parece tener como resultado la
                                                                                                                  aparición de síntomas, como náuse-
                                                                                                                  as, dolor de cabeza, mareos y fatiga.
                                                                                                                  Dichos síntomas y su grado de seve-
                                          100                                                                     ridad parecen variar, dependiendo del
                                    1
                                                                                                                  verdadero espectro de la radiación ul-
                                                                    30                                            trasónica y de la susceptibilidad indivi-
                                                                      0
                                                                          kJ                                      dual de las personas expuestas.
                                                                            /m 2
                                           1 min.         10 min.                  1 h.            10 h.             En la figura 8 se recogen los efectos
                                                                                                                  fisiológicos producidos por los ultraso-
                                     10         100           1000                        10 000                  nidos sobre el ser humano y animales
                                                                                                                  de laboratorio por exposición aérea a
                                                DURACIÓN DE LA EXPOSICIÓN (seg.)
                                                                                                                  determinadas frecuencias. (Fig. 8).


                                                                                                                  RIESGOS DEBIDO A LAS
das de baja frecuencia (20-50 kHz) y                            Un estudio detallado, realizado por               OPERACIONES REALIZADAS CON
de intensidades comprendidas en el                            Acton y Carson, reveló que dichos efec-             ULTRASONIDOS EN EL
rango de 10-60 kW/m2. Por tanto, se                           tos subjetivos debidos a la componente              LABORATORIO
puede asumir la presunción de peli-                           sonora no se manifestaban si el límite
gro, por contacto directo, a los pocos                                                                              Como ya hemos mencionado, el
minutos de ser iniciada la radiación ul-                                                                          uso de ultrasonidos en el laboratorio
trasónica. De hecho, si introdujéra-                                                                              se reduce básicamente a dos activida-
mos un dedo en un baño de ultrasoni-                                                                              des: la sonoquímica y la limpieza de
dos en funcionamiento, a los pocos                                                                                material de laboratorio.
segundos percibiríamos un dolor in-                                  Las reacciones sonoquímicas                    Por lo que se refiere a la utilización
tenso, probablemente debido al reca-                                 tienen lugar en la cavidad de la             de ultrasonidos para la mejora de pro-
lentamiento del hueso.                                               burbuja de cavitación, o en su               cesos químicos –sonoquímica–, ade-
                                                                     inmediata vecindad, cuando                   más de los riesgos provenientes del
                                                                     ésta colapsa y libera gran                   empleo de ultrasonidos, cabe mencio-
RIESGOS DEBIDOS A UNA                                                cantidad de energía en forma                 nar los riesgos propios de la reacción
EXPOSICIÓN INDIRECTA A                                               de calor y presión.                          que se esté desarrollando en el reac-
ULTRASONIDOS POR VÍA AÉREA                                                                                        tor. Algunos de estos riesgos a co-
                                                                                                                  mentar son:
   En este tipo de exposición la onda
ultrasónica viaja a través del aire, inci-
diendo sobre el oído del operario, pu-                                                                            Utilización de productos que
diendo causar así una pérdida de oído                                                                             reaccionan violentamente con el
y una serie de efectos subjetivos so-                                                                             agua o el aire
bre el sistema nervioso central. La
energía transmitida al operario en es-                                                                               Ciertas sustancias –sustancias piro-
te caso se ve sensiblemente reducida                                                                              fóricas, compuestos organometálicos,
en varios órdenes de magnitud. En                                                                                 metales alcalinos, bases organometá-
consecuencia, en las condiciones ha-                                                                              licas, etc.– sólo son estables en un
bituales de trabajo en el laboratorio o                                                                           medio seco y en una atmósfera inerte.
en la industria la radiación ultrasónica                                                                          Así pues, la ruptura accidental del re-
indirecta puede considerarse inofensi-                                                                            actor en el seno del baño de ultrasoni-
va. Si bien es cierto que pueden dar-                                                                             dos puede provocar un incendio, y en
se ciertas molestias causadas por la                                                                              el peor de los casos, una explosión.
componente sonora asociada a la ra-
diación ultrasónica y que dependen                                                                                Utilización de productos de alto
de la susceptibilidad individual de la                                                                            riesgo para la salud humana
persona expuesta. Entre dichos sínto-
mas se encuentran: náuseas, dolor de                                                                                La ruptura accidental del reactor
cabeza, mareos y fatiga.                                                                                          puede provocar en este caso la for-
                                                                                                   MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003    15
mación de gases tóxicos (HCN, CO),                                                              medidas de protección que garanticen
irritantes (HCl, H2SO4, Br2) o sofocan-                                                         la seguridad de los trabajadores.
tes (fosgeno, difosgeno, cloropicrina).                                                            Como primera medida de preven-
                                                          Los ultrasonidos provocan dos         ción se debe señalizar conveniente-
                                                          efectos sinérgicos: desprender        mente el área donde se encuentra el
Aumento descontrolado                                     la suciedad del material de           generador de ultrasonidos. Para ello
de la temperatura de la reacción                          vidrio y mejorar la dispersión de     se utilizará el símbolo de Peligro por
                                                          disolventes orgánicos en los          exposición a ultrasonidos. Dicho sím-
  Debido a un calentamiento excesivo                      detergentes acuosos, logrando         bolo se muestra en la figura 9.
del baño de ultrasonidos generado                         así una mayor limpieza.
por el efecto de cavitación, puede ge-
nerar graves problemas. Como la eva-                                                            FIGURA 9. Símbolo de Peligro por
poración del disolvente de la reacción,                                                                   exposición a
o bien, la proyección del contenido del                                                                   ultrasonidos.
reactor al exterior.
  En el proceso de limpieza, además
de los riesgos anteriormente ya cita-
dos, son específicos de esta activi-
                                                                                                       ULTRASOUND
dad:
   – La dilución, en el baño de ultraso-
nidos, de sustancias de alto riesgo pa-
ra la salud humana contenidas en el
material de vidrio sucio. Estas sustan-
cias pueden clasificarse como sustan-
cias tóxicas, muy tóxicas, nocivas,
sensibilizantes, irritantes, corrosivas,
etc.
   – Riesgo de cortes en la piel debi-
dos a la ruptura accidental del mate-
rial de vidrio en el baño de ultrasoni-
dos.
   Además de todos estos riesgos vin-                ción y que al ser inhaladas afectan a
culados a la utilización de ultrasonidos             la salud del operario.
en procesos sonoquímicos y de lim-
pieza, existe el riesgo intrínseco de                                                                       DANGER
formación de vapores o aerosoles no-                 Prevención de riesgos en el
civos. Estos areosoles se forman a                   manejo de generadores de
partir del agua del baño de ultrasoni-               ultrasonidos
dos, junto con minúsculas partículas
de suciedad, sólidas o líquidas, arras-                 A la hora de utilizar un generador de      Junto con este símbolo se situarán
tradas durante el proceso de cavita-                 ultrasonidos se deberán tomar ciertas      las medidas de protección a tomar
                                                                                                mientras el sistema generador de ul-
                                                                                                trasonidos esté en funcionamiento.
FIGURA 8. Efectos fisiológicos producidos por la exposición a                                      Se limitará la ocupación del labora-
          ultrasonidos por vía aérea.                                                           torio, permitiendo la entrada única-
                                                                                                mente al personal cualificado. Dicho
                  HUMANOS                            ANIMALES PEQUEÑOS
                                                                                                personal será informado de los efec-
                                                                                                tos perjudiciales de la exposición a ul-
                                                                                                trasonidos y de las medidas protecto-
                  Muerte (calculada)
                                                                                                ras necesarias.
                                            180 db
                                                                                                   Entre dichas medidas se encuentra
                                                                                                la prohibición de introducir las manos
                  Pérdida de equilibrio
                                                                                                en el baño de ultrasonidos cuando és-
                  Mareos
                                                     Muerte (conejos)                           te se halle en funcionamiento. Además,
                  Ligero peligro
                                            160      Aumento de la temperatura corporal         siempre utilizaremos guantes y gafas
                  (superficie del cuerpo)                   (ratones afeitados)
                                                     Muerte (ratones, ratas)
                                                                                                de protección a la hora de introducir o
                  Ligero calentamiento
                  (lesiones cutáneas)
                                                                                                retirar cualquier objeto del baño, siem-
                                                     Aumento de la temperatura corporal         pre que éste se encuentre apagado.
                                                                 (ratones)
                  Cambios temporales        140
                                                                                                   Si el baño de ultrasonidos se utiliza
                  en el umbral auditivo
                                                                                                con frecuencia y durante largos perío-
                                                     Ligeros cambios biológicos                 dos de tiempo deberá ser aislado y se
                                            120            (ratas, conejos)                     utilizarán protecciones para los oídos
                  Sin cambios físicos                                                           en su área de influencia. Una forma
                                                                                                sencilla y eficaz consiste en ubicar el
                Exposición industrial                                                           baño de ultrasonidos en una campana
                 Sin pérdida de oido        100                                                 de humos. Eliminando también la con-
                                                                                                taminación por gases, vapores o aero-
                                                                                                soles .

16   MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003
Por lo que concierne a los procesos                                           peligrosos, descuidando así las medi-
de limpieza, el material de vidrio sucio                                         das de seguridad. Precisamente éste
se someterá a un prelavado antes de                                              puede ser su principal riesgo.
su introducción en el baño de ultraso-     La exposición a la radiación             No debemos olvidar que, aunque el
nidos. El agua del baño deberá estar       ultrasónica por vía aérea,            baño de ultrasonidos no es uno de los
limpia. Evitar lavar con agua sucia,       cuando ésta es lo                     aparatos de mayor peligro, su uso en-
sustituyéndola siempre que sea nece-       suficientemente intensa, parece       traña ciertos riesgos que debemos co-
sario; así minimizaremos en gran me-       tener como resultado la               nocer y evitar.
dida la formación de aerosoles perju-      aparición de síntomas como
diciales.                                  náuseas, dolor de cabeza,
   Y por último, siempre que se utilicen   mareos y fatiga. Dichos               BIBLIOGRAFÍA
generadores de ultrasonidos en pro-        síntomas y su grado de
cesos sonoquímicos se debe asegu-          severidad parecen variar,             1.- Norma técnica de Prevención, núm. 205,
rar el perfecto estado de conservación     dependiendo del verdadero                 sobre «Ultrasonidos: exposición labo-
                                                                                     ral» (Instituto Nacional de Seguridad e
del material de vidrio utilizado, dese-    espectro de la radiación
                                                                                     Higiene en el trabajo).
chando recipientes con pequeñas            ultrasónica y de la                   2.- A. PICOT y PH. GRENOUILLET (1995): Sa-
fracturas o golpes, y asegurando co-       susceptibilidad individual de las         fety in the chemistry and biochemistry
rrectamente el aislamiento del siste-      personas expuestas.                       laboratory, Ed. Wiley-VCH.
ma, con el fin de evitar el contacto con                                         3.- Guidelines for the safe use of a ultraso-
el agua exterior del baño. Ante la po-                                               nidos; la ultrasound: Part II – Industrial
sibilidad de desprendimiento de gases                                                and Commercial Applications, Safety
o vapores, éstos se deben recoger o                                                  Code 24. Minister of Suplly and Services
neutralizar debidamente.                                                             Canada, 1991.
                                                                                 4.- W. L. NYBORG (2001): «Biological ef-
                                                                                     fects of ultrasound: Development of sa-
                                                                                     fety guidelines. Part II: General re-
CONCLUSIONES                                                                         view». Ultrasound in Med. & Biol., Vol.
                                                                                     27, Nº. 3, pp. 301-333.
   Los generadores de ultrasonidos se                                            5.- PH. BOUDJOUK (1986): «Synthesis with
han convertido en aparatos de uso co-                                                Ultrasonic Waves», J. of Chemical
tidiano en los laboratorios de química.                                              Education, vol. 63, Nº 5, pp. 427-429.
Dichos generadores se utilizan funda-                                            6.- J. P. LORIMER y T. J. MASON (1987): «Sono-
                                                                                     chemistry. Part I – The physical aspects»,
mentalmente para acelerar ciertas re-
                                                                                     Chem. Soc. Rev., vol. 16, pp. 239-274.
acciones y para la limpieza del mate-                                            7.- J. LINDLEY y T. J. MASON (1987): «So-
rial de laboratorio. Debido a su fácil                                               nochemistry. Part II – Synthetic Appli-
manejo y accesibilidad, podríamos                                                    cations». Chem. Soc. Rev., vol. 16, pp.
deducir que dichos aparatos no son                                                   275-311.

                                                                  MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003         17

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Ultrasonidos

  • 1. Los Ultrasonidos: sus riesgos y normas de prevención (*) MIGUEL ÁNGEL BARCELÓ RADO JERONI MOREY SALVA Licenciado en Ciencias Químicas Doctor en Ciencias Químicas. Profesor titular de la Universidad de Palma de Mallorca INTRODUCCIÓN Aunque el principio del uso de ultra- SUMARIO sonidos por el hombre se puede esta- blecer con el descubrimiento de los Con el creciente uso de sistemas generadores de ultrasonidos en los efectos de los materiales piezoeléctri- laboratorios de química, se hace prioritario alertar de los posibles riesgos cos por Curie en 1880 y de las ondas que comporta el manejo de dichos sistemas. En este artículo se reco- ultrasónicas por Galton en 1893, su miendan ciertas pautas de comportamiento para evitar peligros potencia- primera aplicación comercial no apare- les. Y se describen los riesgos mas importantes que se encuentra el ope- ce hasta 1917. En dicho año, Langevin rario al utilizar un sistema por ultrasonido. Finalmente se hace especial inventó el sonar. referencia a una serie de recomendaciones para garantizar la utilización Precisamente es en el siglo XX don- segura de dichos generadores. de nos encontramos con el desarrollo de numerosas técnicas fundamenta- das en los ultrasonidos. Este impulso Palabras clave: Ultrasonidos, laboratorios, exposición, riesgos, medidas de seguridad. coincide con la mayor disponibilidad * Este artículo es el resumen del trabajo presentado a la Fundación MAPFRE como resultado final de la investigación desarrollada durante el año 2001 a raiz de una beca concedida por la Fundación en la Convocatoria 2000-2001. MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003 11
  • 2. de materiales piezoeléctricos y elec- son capaces de emitir y/o captar ultra- propiedades elásticas, ya sean sóli- trónicos que hacen posible la fabrica- sonidos. Un claro ejemplo lo tenemos das, líquidas o gaseosas. Son más fá- ción de emisores capaces de generar en los murciélagos, que utilizan los ul- cilmente reflejadas por superficies ultrasonidos de alta amplitud. Dichas trasonidos para ubicar objetos y guiar- planas y mejor absorbidas por el aire; ondas son capaces de propagarse a se en el espacio. Estos animales emi- en consecuencia, no se transmiten a largas distancias en agua, aceite y en ten una señal de ultrasonidos que es larga distancia. otros líquidos. Numerosos experimen- propagada por el aire hasta que choca La velocidad de propagación de los tos de laboratorio demuestran que los con un objeto. La onda rebota en dicho ultrasonidos en el aire a la temperatu- ultrasonidos son capaces de producir objeto y vuelve hacia el oído del mur- ra ambiental es igual a la de los soni- una asombrosa cantidad de efectos ciélago. En función del tiempo que tar- dos audibles (343 m/s), mientras que químicos, físicos y biológicos. da la onda en retornar al murciélago, la velocidad de propagación en un Debido a las innovaciones tecnoló- éste es capaz de calcular exactamen- medio líquido, como el agua, es ma- gicas, el uso de los ultrasonidos ha te la distancia a dicho objeto (Fig. 2). yor, pudiéndose alcanzar un valor aumentado considerablemente. Así, aproximado de 1500 m/s. nos encontramos numerosas aplica- Las fuentes de generación de ultra- ciones en campos tan dispares como FIGURA 2. Los murciélagos sonidos se clasifican de forma apro- la industria química, la navegación, la utilizan los ultrasonidos piada en función de su frecuencia, así medicina, la física y también en usos para guiarse. se pueden establecer tres grandes de índole militar. grupos: – Baja frecuencia (comprendidos EL SONIDO Y LOS entre 10 y 100 kHz). Utilizados en la ULTRASONIDOS limpieza, perforación, soldaduras, pro- cesos químicos, etc. Tras la vista, el oído es el sentido – Media frecuencia (su rango abar- que más información procedente del ca de 100 kHz a 10 MHz). Para usos exterior proporciona al cerebro. Cuan- terapéuticos. do escuchamos algo, las ondas de so- – Alta frecuencia (desde 1 a 10 nido atmosféricas se introducen a tra- MHz). Sus aplicaciones principales se vés del canal auditivo y golpean con- encuentran en medicina y aparatos de tra el tímpano, provocando que éste control no destructivos (por ejemplo, vibre. Esta vibración pasa a través de Los ultrasonidos llevan aparejados medida del flujo de líquidos o gases tres minúsculos huesos situados en el una serie de armónicos de frecuen- en tuberías). oído medio, que vibran a su vez. Acto cias comprendidas dentro del rango seguido, este movimiento hace oscilar de audición. Es por ello que, al estu- unos pelos microscópicos en las célu- diar los efectos sobre la salud produ- EL FENÓMENO DE CAVITACIÓN. las de la membrana coclear, respon- cidos por los ultrasonidos, también se sables de generar una señal nerviosa debe incluir este conjunto de sonidos Al propagarse una onda acústica a que se transmite al cerebro (Fig. 1). agudos y muy agudos (generalmente través de un líquido, en su seno se El oído humano es capaz de detec- a partir de una frecuencia superior a crean zonas de compresión y de rare- tar sonidos comprendidos en un mar- 10 kHz). facción, debido a que el movimiento gen de frecuencias entre 20 y 20.000 Los ultrasonidos presentan funda- vibratorio producido por la fuente emi- Hz. Los sonidos emitidos en un rango mentalmente las mismas propiedades sora es comunicado a las moléculas superior a los 20.000 Hz y que no son físicas que las ondas sonoras, pero en del medio, cada una de las cuales detectados por el oído humano son base a su mayor frecuencia y, por tan- transmite este movimiento a las partí- conocidos con el nombre de ultrasoni- to, menor longitud de onda se difrac- culas adyacentes antes de retornar, dos. tan en menor medida que las ondas aproximadamente, a su posición ini- A diferencia del ser humano, ciertos sonoras audibles. Se transmiten a tra- cial. Este continuo movimiento de par- animales –ballenas, delfines, perros– vés de sustancias que manifiestan tículas genera en ciertas zonas del lí- quido cambios en la presión (donde se da un cambio de presión positivo FIGURA 1. El oído humano no es capaz de detectar los ultrasonidos. se denomina zona de compresión, y al contrario, donde se da un cambio de presión negativo se denomina zona SONIDOS de rarefacción). Si una presión negati- va Pc (calculada como Pc = Pacústica – – Phidrostática) es lo suficientemente grande como para que la distancia en- tre moléculas exceda a la distancia molecular crítica, necesaria para man- tener intacto el líquido, en el interior de éste se generaran vacíos; esto es, se formarán burbujas de cavitación (Fig. 3). Expresado de otro modo, se producen burbujas de cavitación en el seno de un líquido cuando la Pc igua- la a la presión de vapor (Pv) del líqui- ULTRASONIDOS do. Estas burbujas, llenas con vapor del disolvente en estado gas, son 12 MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003
  • 3. inestables y desaparecen en un ins- ción en líquidos, la dispersión del mer- mediata vecindad, cuando ésta colap- tante, aproximadamente a los 10-6 s, curio, la explosión del triioduro de ni- sa y libera gran cantidad de energía debido al semiperíodo de compresión. trógeno, la hidrólisis del dimetilsulfato, en forma de calor y presión. El colapso que sufren las burbujas, etc. El fenómeno de cavitación, y, por causado por el período de compresión Así pues, en el laboratorio, los ultra- consiguiente, la eficacia de la reac- de las ondas ultrasónicas, forma po- sonidos se utilizan básicamente en ción sonoquímica, dependerá princi- derosas ondas de choque, llamadas dos procesos : palmente de cuatro factores: microcorrientes. Sin embargo, la con- secuencia más importante es la libe- – Sonoquímica. ración de energía en la zona de co- – Limpieza de material de vidrio. La frecuencia de la onda lapso de la burbuja, donde se al- canzan temperaturas máximas del or- En principio, cualquier frecuencia den de varios miles de grados K y pre- SONOQUÍMICA suministrada capaz de inducir cavita- siones máximas del orden de los kilo- ción puede ser químicamente activa. bares durante períodos de tiempo La aplicación de los ultrasonidos en Ahora bien, un incremento en la fre- muy cortos. Debido a la gran magni- química se conoce con el nombre de cuencia de la onda disminuye la pro- tud de estos valores, la interpretación sonoquímica. Así, en ciertos procesos ducción de cavitación. En consecuen- de los fenómenos sonoquímicos se químicos los ultrasonidos son utiliza- cia, a mayor frecuencia hay que conoce como la Teoría del Punto Ca- dos para acelerar algunas reacciones suministrar una mayor potencia. liente. químicas, ya sea en estado sólido co- FIGURA 3. Esquema representativo del fenómeno de cavitación. El disolvente Al ser el disolvente el portador de la Fuerzas intermoleculares Ultrasonidos energía, sus propiedades físicas van propias del estado líquido a jugar un papel muy importante. Disolventes con una presión de vapor elevada, Pv, producen efectos cavita- cionales menores. En la misma direc- ción, en líquidos muy viscosos será di- Molécula fícil que se produzca una cavitación óptima debido a las altas fuerzas de cohesión entre moléculas del disol- vente. Por otro lado, el rendimiento de la cavitación puede ser aumentado si el líquido es desgasificado o ultrafiltra- Ultrasonidos Burbuja de cavitación do, ya que la presencia de núcleos de gas (aire) o impurezas inducen la for- mación de burbujas estables. La temperatura Al aumentar la temperatura de la re- acción, la Pv del disolvente aumenta y el efecto cavitacional disminuye. Por Superficie de la burbuja de cavitación ello, para acelerar el proceso sonoquí- (Teoría del punto caliente) mico es aconsejable mantener una Ruptura de las fuerzas temperatura baja. intermoleculares Emplazamiento del reactor respecto al generador de LA UTILIZACIÓN DE mo en disolución. Ejemplos de trans- ultrasonidos ULTRASONIDOS EN LOS formaciones químicas, como polimeri- LABORATORIOS DE QUÍMICA zaciones y alquilaciones, de gran in- El reparto de la energía en un baño terés industrial, son aceleradas por la de ultrasonidos es desigual. Por el La aplicación de ultrasonidos en quí- irradiación ultrasónica. El punto clave contrario, en generadores de ultraso- mica de forma cotidiana se remonta a se encuentra, otra vez, en el fenóme- nidos del tipo de sonda rompedora y los años veinte, con las primeras ex- no de cavitación. de silbido, el reparto de energía es periencias de W. Richards y A. Loomis Como ya se ha explicado, el fenó- uniforme. Por este motivo, en un baño sobre los efectos de ondas sónicas de meno de cavitación se produce cuan- de ultrasonidos se hace muy difícil alta frecuencia en sólidos y líquidos. do, debido a la propagación de una cuantificar exactamente la cantidad Dichos estudios demostraron que los onda sónica de alta frecuencia, se de potencia suministrada al reactor, ultrasonidos aceleraban un amplio crean burbujas inestables en el seno ya que ésta depende de las dimensio- rango de transformaciones, físicas y de un líquido. Las reacciones sono- nes y forma del baño, y en sobrema- químicas, tales como la desgasifica- químicas tienen lugar en la cavidad de nera, del grosor y posición del reactor ción y el descenso del punto de ebulli- la burbuja de cavitación, o en su in- dentro del baño de ultrasonidos. MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003 13
  • 4. LIMPIEZA DEL MATERIAL FIGURA 5. Baño de ultrasonidos. – Riesgos debidos a la exposición DE VIDRIO por contacto directo. – Riesgos debidos a la exposición Es a partir de los años sesenta cuan- indirecta por vía aérea. do se empezaron a utilizar los baños – Riesgos debidos a las operacio- de ultrasonidos para la limpieza de ob- nes realizadas con ultrasonidos en el jetos metálicos –en metalurgia, bisute- laboratorio. ría, joyería– y de vidrio. Los ultrasoni- dos provocan dos efectos sinérgicos: desprender la suciedad del material de RIESGOS DEBIDOS A UNA vidrio y mejorar la dispersión de disol- EXPOSICIÓN A ULTRASONIDOS ventes orgánicos en los detergentes POR CONTACTO DIRECTO acuosos, logrando así una mayor lim- pieza. Este tipo de exposición se manifies- El proceso de limpieza del material ta principalmente en las manos. Es de vidrio se consigue, por una parte, debido a un contacto directo entre el debido al colapso de las burbujas de transductor –dispositivo que transfor- cavitación durante el período de com- ma el efecto de una causa física, co- presión de las ondas ultrasónicas, y mo la presión, la temperatura, la dila- por otra, a la formación de ondas de siste en un disco cilíndrico metálico tación, etc., en otro tipo de señal, choque que favorecen el proceso de con una lámina de cerámica piezoe- normalmente eléctrica, y viceversa– y limpieza, dispersión y erosión de sus- léctrica en su interior, la cual vibra gra- el operario, pudiendo mediar entre tancias sólidas. cias a un transformador de alta fre- ellos un sólido o un líquido. En este ti- cuencia. La longitud de la onda sónica po de exposición se transmite la casi emitida va en función del grosor del totalidad de energía de la onda al teji- EL BAÑO DE ULTRASONIDOS disco emisor, y, por tanto, es fija e in- do expuesto. Causando daño por ca- variable (Fig. 6). lentamiento de la piel, e incluso del Como ya se ha mencionado, en un Al aplicar un campo eléctrico a las hueso. A tiempos más largos provoca laboratorio de química podemos en- superficies del disco de material piezo- daños celulares, así como la destruc- contrar alguno de estos tres tipos de eléctrico, tal y como se indica en la fi- ción de las propias células por el fe- generadores de ultrasonidos (Fig. 4): gura 6, el disco vibra debido al efecto nómeno de cavitación. el generador de silbido, la sonda rom- piezoeléctrico. Dicho efecto es propio En el organismo, este tipo de sobre- pedora y el baño de ultrasonidos. de ciertos materiales, que son capaces exposición directa se manifiesta co- de convertir la energía eléctrica en mo: alteraciones funcionales del siste- energía mecánica, y viceversa. Las vi- ma nervioso, dolores de cabeza, FIGURA 4. Generador de braciones producidas por el disco se vértigo, fatiga, modificaciones del re- ultrasonidos. traducen en la emisión de ultrasonidos, flejo y periféricas. que son transmitidas al disolvente del Los límites de exposición por con- baño, que generalmente es agua. tacto se muestran en la figura 7. Por debajo de un kW/m2 no se aprecian efectos biológicos, independiente- RIESGOS DEBIDOS A LA mente del tiempo de exposición. Por UTILIZACIÓN DE ULTRASONIDOS el contrario, se considera peligroso y EN EL LABORATORIO se deben evitar siempre las exposicio- nes que superen intensidades mayo- Los riesgos debidos a la utilización res de 100 kW/m2 (Fig. 7). de sistemas generadores de ultrasoni- Los generadores de ultrasonidos dos se pueden dividir en tres tipos: utilizados en el laboratorio emiten on- FIGURA 6. Elongación y contracción de un disco de material piezoeléctrico cuando se le aplica un voltaje. De estos tres generadores, el más utilizado es el baño de ultrasonidos, al Polarización ser el más económico y sencillo de C+ L+ ⌬ L manejo (Fig. 5). U L En la actualidad, la oferta comercial C- es amplia; así existen modelos de ba- ños de ultrasonidos complejos, de di- ferente capacidad y con posibilidad de regulación de temperatura y de tiem- po, y modelos más sencillos, de me- nor capacidad y sin posibilidad de D + ⌬D control de temperatura. D El mecanismo generador de ultra- sonidos en un baño de este tipo con- 14 MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003
  • 5. FIGURA 7. Límites de exposición por contacto propuestos por Nyborg. de presión (SPL) era menor de 75 dB para centros de banda de frecuencias de 1/3 de octava comprendidos entre 16 y 20 kHz, y menor de 110 dB para centros de banda iguales o por encima de 20 kHz. Acton sugirió dicho criterio como límite de exposición. En 1975, Acton revisó dicho criterio, incluyendo INTENSIDAD ACÚSTICA (kW/m2) 100 el límite de 75 dB para centros de ban- da de frecuencia de 1/3 de octava igua- PELIGRO les a 20 kHz. Resumiendo: la exposición a la ra- diación ultrasónica por vía aérea, 10 cuando ésta es lo suficientemente in- tensa, parece tener como resultado la aparición de síntomas, como náuse- as, dolor de cabeza, mareos y fatiga. Dichos síntomas y su grado de seve- 100 ridad parecen variar, dependiendo del 1 verdadero espectro de la radiación ul- 30 trasónica y de la susceptibilidad indivi- 0 kJ dual de las personas expuestas. /m 2 1 min. 10 min. 1 h. 10 h. En la figura 8 se recogen los efectos fisiológicos producidos por los ultraso- 10 100 1000 10 000 nidos sobre el ser humano y animales de laboratorio por exposición aérea a DURACIÓN DE LA EXPOSICIÓN (seg.) determinadas frecuencias. (Fig. 8). RIESGOS DEBIDO A LAS das de baja frecuencia (20-50 kHz) y Un estudio detallado, realizado por OPERACIONES REALIZADAS CON de intensidades comprendidas en el Acton y Carson, reveló que dichos efec- ULTRASONIDOS EN EL rango de 10-60 kW/m2. Por tanto, se tos subjetivos debidos a la componente LABORATORIO puede asumir la presunción de peli- sonora no se manifestaban si el límite gro, por contacto directo, a los pocos Como ya hemos mencionado, el minutos de ser iniciada la radiación ul- uso de ultrasonidos en el laboratorio trasónica. De hecho, si introdujéra- se reduce básicamente a dos activida- mos un dedo en un baño de ultrasoni- des: la sonoquímica y la limpieza de dos en funcionamiento, a los pocos material de laboratorio. segundos percibiríamos un dolor in- Las reacciones sonoquímicas Por lo que se refiere a la utilización tenso, probablemente debido al reca- tienen lugar en la cavidad de la de ultrasonidos para la mejora de pro- lentamiento del hueso. burbuja de cavitación, o en su cesos químicos –sonoquímica–, ade- inmediata vecindad, cuando más de los riesgos provenientes del ésta colapsa y libera gran empleo de ultrasonidos, cabe mencio- RIESGOS DEBIDOS A UNA cantidad de energía en forma nar los riesgos propios de la reacción EXPOSICIÓN INDIRECTA A de calor y presión. que se esté desarrollando en el reac- ULTRASONIDOS POR VÍA AÉREA tor. Algunos de estos riesgos a co- mentar son: En este tipo de exposición la onda ultrasónica viaja a través del aire, inci- diendo sobre el oído del operario, pu- Utilización de productos que diendo causar así una pérdida de oído reaccionan violentamente con el y una serie de efectos subjetivos so- agua o el aire bre el sistema nervioso central. La energía transmitida al operario en es- Ciertas sustancias –sustancias piro- te caso se ve sensiblemente reducida fóricas, compuestos organometálicos, en varios órdenes de magnitud. En metales alcalinos, bases organometá- consecuencia, en las condiciones ha- licas, etc.– sólo son estables en un bituales de trabajo en el laboratorio o medio seco y en una atmósfera inerte. en la industria la radiación ultrasónica Así pues, la ruptura accidental del re- indirecta puede considerarse inofensi- actor en el seno del baño de ultrasoni- va. Si bien es cierto que pueden dar- dos puede provocar un incendio, y en se ciertas molestias causadas por la el peor de los casos, una explosión. componente sonora asociada a la ra- diación ultrasónica y que dependen Utilización de productos de alto de la susceptibilidad individual de la riesgo para la salud humana persona expuesta. Entre dichos sínto- mas se encuentran: náuseas, dolor de La ruptura accidental del reactor cabeza, mareos y fatiga. puede provocar en este caso la for- MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003 15
  • 6. mación de gases tóxicos (HCN, CO), medidas de protección que garanticen irritantes (HCl, H2SO4, Br2) o sofocan- la seguridad de los trabajadores. tes (fosgeno, difosgeno, cloropicrina). Como primera medida de preven- Los ultrasonidos provocan dos ción se debe señalizar conveniente- efectos sinérgicos: desprender mente el área donde se encuentra el Aumento descontrolado la suciedad del material de generador de ultrasonidos. Para ello de la temperatura de la reacción vidrio y mejorar la dispersión de se utilizará el símbolo de Peligro por disolventes orgánicos en los exposición a ultrasonidos. Dicho sím- Debido a un calentamiento excesivo detergentes acuosos, logrando bolo se muestra en la figura 9. del baño de ultrasonidos generado así una mayor limpieza. por el efecto de cavitación, puede ge- nerar graves problemas. Como la eva- FIGURA 9. Símbolo de Peligro por poración del disolvente de la reacción, exposición a o bien, la proyección del contenido del ultrasonidos. reactor al exterior. En el proceso de limpieza, además de los riesgos anteriormente ya cita- dos, son específicos de esta activi- ULTRASOUND dad: – La dilución, en el baño de ultraso- nidos, de sustancias de alto riesgo pa- ra la salud humana contenidas en el material de vidrio sucio. Estas sustan- cias pueden clasificarse como sustan- cias tóxicas, muy tóxicas, nocivas, sensibilizantes, irritantes, corrosivas, etc. – Riesgo de cortes en la piel debi- dos a la ruptura accidental del mate- rial de vidrio en el baño de ultrasoni- dos. Además de todos estos riesgos vin- ción y que al ser inhaladas afectan a culados a la utilización de ultrasonidos la salud del operario. en procesos sonoquímicos y de lim- pieza, existe el riesgo intrínseco de DANGER formación de vapores o aerosoles no- Prevención de riesgos en el civos. Estos areosoles se forman a manejo de generadores de partir del agua del baño de ultrasoni- ultrasonidos dos, junto con minúsculas partículas de suciedad, sólidas o líquidas, arras- A la hora de utilizar un generador de Junto con este símbolo se situarán tradas durante el proceso de cavita- ultrasonidos se deberán tomar ciertas las medidas de protección a tomar mientras el sistema generador de ul- trasonidos esté en funcionamiento. FIGURA 8. Efectos fisiológicos producidos por la exposición a Se limitará la ocupación del labora- ultrasonidos por vía aérea. torio, permitiendo la entrada única- mente al personal cualificado. Dicho HUMANOS ANIMALES PEQUEÑOS personal será informado de los efec- tos perjudiciales de la exposición a ul- trasonidos y de las medidas protecto- Muerte (calculada) ras necesarias. 180 db Entre dichas medidas se encuentra la prohibición de introducir las manos Pérdida de equilibrio en el baño de ultrasonidos cuando és- Mareos Muerte (conejos) te se halle en funcionamiento. Además, Ligero peligro 160 Aumento de la temperatura corporal siempre utilizaremos guantes y gafas (superficie del cuerpo) (ratones afeitados) Muerte (ratones, ratas) de protección a la hora de introducir o Ligero calentamiento (lesiones cutáneas) retirar cualquier objeto del baño, siem- Aumento de la temperatura corporal pre que éste se encuentre apagado. (ratones) Cambios temporales 140 Si el baño de ultrasonidos se utiliza en el umbral auditivo con frecuencia y durante largos perío- Ligeros cambios biológicos dos de tiempo deberá ser aislado y se 120 (ratas, conejos) utilizarán protecciones para los oídos Sin cambios físicos en su área de influencia. Una forma sencilla y eficaz consiste en ubicar el Exposición industrial baño de ultrasonidos en una campana Sin pérdida de oido 100 de humos. Eliminando también la con- taminación por gases, vapores o aero- soles . 16 MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003
  • 7. Por lo que concierne a los procesos peligrosos, descuidando así las medi- de limpieza, el material de vidrio sucio das de seguridad. Precisamente éste se someterá a un prelavado antes de puede ser su principal riesgo. su introducción en el baño de ultraso- La exposición a la radiación No debemos olvidar que, aunque el nidos. El agua del baño deberá estar ultrasónica por vía aérea, baño de ultrasonidos no es uno de los limpia. Evitar lavar con agua sucia, cuando ésta es lo aparatos de mayor peligro, su uso en- sustituyéndola siempre que sea nece- suficientemente intensa, parece traña ciertos riesgos que debemos co- sario; así minimizaremos en gran me- tener como resultado la nocer y evitar. dida la formación de aerosoles perju- aparición de síntomas como diciales. náuseas, dolor de cabeza, Y por último, siempre que se utilicen mareos y fatiga. Dichos BIBLIOGRAFÍA generadores de ultrasonidos en pro- síntomas y su grado de cesos sonoquímicos se debe asegu- severidad parecen variar, 1.- Norma técnica de Prevención, núm. 205, rar el perfecto estado de conservación dependiendo del verdadero sobre «Ultrasonidos: exposición labo- ral» (Instituto Nacional de Seguridad e del material de vidrio utilizado, dese- espectro de la radiación Higiene en el trabajo). chando recipientes con pequeñas ultrasónica y de la 2.- A. PICOT y PH. GRENOUILLET (1995): Sa- fracturas o golpes, y asegurando co- susceptibilidad individual de las fety in the chemistry and biochemistry rrectamente el aislamiento del siste- personas expuestas. laboratory, Ed. Wiley-VCH. ma, con el fin de evitar el contacto con 3.- Guidelines for the safe use of a ultraso- el agua exterior del baño. Ante la po- nidos; la ultrasound: Part II – Industrial sibilidad de desprendimiento de gases and Commercial Applications, Safety o vapores, éstos se deben recoger o Code 24. Minister of Suplly and Services neutralizar debidamente. Canada, 1991. 4.- W. L. NYBORG (2001): «Biological ef- fects of ultrasound: Development of sa- fety guidelines. Part II: General re- CONCLUSIONES view». Ultrasound in Med. & Biol., Vol. 27, Nº. 3, pp. 301-333. Los generadores de ultrasonidos se 5.- PH. BOUDJOUK (1986): «Synthesis with han convertido en aparatos de uso co- Ultrasonic Waves», J. of Chemical tidiano en los laboratorios de química. Education, vol. 63, Nº 5, pp. 427-429. Dichos generadores se utilizan funda- 6.- J. P. LORIMER y T. J. MASON (1987): «Sono- chemistry. Part I – The physical aspects», mentalmente para acelerar ciertas re- Chem. Soc. Rev., vol. 16, pp. 239-274. acciones y para la limpieza del mate- 7.- J. LINDLEY y T. J. MASON (1987): «So- rial de laboratorio. Debido a su fácil nochemistry. Part II – Synthetic Appli- manejo y accesibilidad, podríamos cations». Chem. Soc. Rev., vol. 16, pp. deducir que dichos aparatos no son 275-311. MAPFRE SEGURIDAD. N.o 90 - SEGUNDO TRIMESTRE 2003 17