Factores de riesgo en el sector del metal: Fundición

La fundición es un proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica obteniendo así la pieza requerida.

Tradicionalmente los metales y materiales de fundición más usados han sido: el hierro, el acero, el latón y el bronce.

Durante estos últimos años se ha ampliado este abanico, de manera que, actualmente, los metales y aleaciones de fundición contienen: aluminio, titanio, cromo, níquel, magnesio, e incluso metales tóxicos como berilio, cadmio y torio.

El proceso de fundición se inicia con la construcción de un modelo, que se ajusta a la forma externa de la pieza de fundición deseada, y la de una caja de moldes que producirá los machos adecuados, que darán lugar a la configuración interna del producto final. El modelo será ligeramente más grande que la pieza, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya extraído del molde.

Para la realización del molde se utiliza un modelo con la forma de la pieza que se pretende reproducir y con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición. La forma externa del modelo debe coincidir con la interna del molde.

Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario utilizar machos que eviten que el metal fundido rellene dichas cavidades. El macho determinará las dimensiones de cualquier cavidad interna.

Los metales o aleaciones se funden y se preparan en un horno, con la calidad requerida, para introducirlos en el molde ensamblado, mediante una cuchara de colada o bien directamente. Cuando el metal se ha enfriado se quita el molde y, si existiera, el material del macho, para más tarde limpiar la pieza y desbastarla.

Esquema de operaciones de fundición de metal

Para el estudio de los riesgos y de sus medidas preventivas en la fundición es preciso analizar por separado cada una de las secciones en las que se divide:

1. Fusión y colada del metal.
2. Fabricación de moldes.
3. Fabricación de machos.
4. Vaciado.
5. Desbarbado.

A continuación se muestra esquemáticamente el curso de las operaciones en una fundición de hierro típica.

1. Fusión y colada del metal

Es la etapa de transformación del metal y aleaciones en un producto final denominado colada, una sangría de metal fundido, que será utilizada como materia prima para la realización de las piezas.

La industria de la siderurgia emplea fundamentalmente para dicha transformación el denominado cubilote. El cubilote es un horno alto, vertical, abierto por arriba (zona de carga) y revestido interiormente con material refractario. El horno se carga por la parte superior con coque, caliza y metal, así como con chatarra. El metal fundido se extrae por el fondo y es transferido desde la piquera del cubilote (orificio de descarga) a un horno de mantenimiento o bien a una cuchara (cuchara de colada).

Fusión y colada del metal

Riesgos

• Caída de objetos pesados (fundamentalmente la materia prima cargada en el horno).

• Proyección de fragmentos procedentes de la chatarra.

• Caídas a diferente nivel desde la plataforma de carga del horno.

• Intoxicación por emanaciones o fugas de monóxido de carbono en las cubas de los altos hornos o por las muchas tuberías de gas existentes en el interior de las instalaciones.

• Explosión por contacto entre el agua y el metal o los restos de escoria.

• Quemaduras por proyección de material fundido o por contacto con escoria.

• Intoxicación por desprendimiento de vapores durante la colada.

Medidas preventivas

• Para satisfacer los requisitos de fusión y refino del metal, los hornos son cargados por su parte superior con coque, arrabio (material fundido que se obtiene en el alto horno mediante la reducción del mineral de hierro), piedra caliza y chatarra de hierro o acero. Todos estos materiales deben introducirse en el horno y, existe el riesgo de caída de objetos pesados por la irregularidad misma de la carga o bien al rebosar ésta por exceso de carga.

• Tanto para reducir la chatarra a un tamaño que resulte manejable, como para cargar el horno y llenar las tolvas de carga, suelen utilizarse mazas rompedoras y grúas con grandes electroimanes.  La cabina de la grúa debe estar protegida y los operadores convenientemente formados. El uso de guantes de cuero es obligatorio en aquellos casos en los que se requiera de una manipulación manual de la materia prima. Además deberá hacerse uso de las botas de seguridad y de casco.

• Si la plataforma de carga de los hornos está por encima del nivel del suelo será preciso, a fin de evitar posibles caídas, disponer de una superficie antideslizante y de fuertes barandillas a su alrededor.

• El cubilote genera grandes cantidades de monóxido de carbono que puede escapar por las compuertas de las bocas de carga y salir impulsado hacia atrás por las corrientes de aire. Se dispondrá, por si fuera necesario, de un equipo de respiración y reanimación, cuyo funcionamiento deberá ser conocido por los operarios. Será obligatorio el trabajo por parejas cuando se lleve a cabo una tarea de emergencia.

•Se evitará que los restos de escoria, residuos no deseados eliminados del caldo, y el metal entren en contacto con el agua, ya que esto puede dar lugar a una explosión. Toda persona ajena a los trabajos realizados en el cubilote debe permanecer fuera de la zona de peligro, limitada dentro de un radio de 4 metros desde el canal de colada. También se deberá asegurar que la cuchara está seca antes de llenarla con material fundido para evitar una posible explosión.

• En los cubilotes de colada y, concretamente, en el recorrido del metal fundido desde la piquera del horno hasta la cuchara de colada, los trabajadores deben tomar rigurosas medidas de protección personal. Es obligatorio el uso de guantes, cascos, pantallas faciales con cristales tintados y prendas resistentes a las quemaduras. Deben facilitarse a los trabajadores las instrucciones de uso y mantenimiento de los equipos de protección individual.

• Al verter el metal en el molde, se pueden desprender cantidades visibles de vapor o escaparse de los moldes el metal fundido; por ello, es preciso utilizar equipos de protección individual adecuados y mantener una distancia de seguridad.

Recuerda que la limpieza y la supervisión de los apilamientos de materia prima son medidas eficientes para evitar accidentes.

El monóxido de carbono es incoloro e inodoro, y puede alcanzar niveles tóxicos en el ambiente con gran rapidez. No olvides que se debe realizar una vigilancia continua y puntual de los niveles de exposición.

2. Fabricación de moldes

Es el proceso de fabricación, en madera u otros elementos, de un modelo de la misma forma que la pieza que se desea obtener (molde), pero de dimensiones ligeramente superiores, para compensar la contracción del metal después de la colada (operación de verter el material fundido en el molde).

Este modelo se coloca en unas cajas de moldeo que son marcos de madera, aluminio, fundición o acero, de forma y dimensiones muy variadas, destinadas a contener la arena del molde. Consta de una parte superior y otra inferior, que se unirán por medio de espigas para comprimir la arena con el modelo y formar el molde que permitirá la obtención de la pieza por el método de caja caliente; mientras que por el método de caja fría se utiliza una matriz conformada que golpeará y comprimirá la arena dispuesta en la caja de moldeo hasta conseguir la forma deseada.

El proceso de moldeo en la industria siderúrgica implica invariablemente arena y otros aditivos que se emplean, generalmente, para aumentar la resistencia de la arena actuando a modo de aglutinantes. Básicamente, y en función del método utilizado, éstos pueden ser: arcillas, resinas fenólicas, isocianatos y silicatos sódicos.

Fabricación de moldes para fundición de metal

Riesgos

• Inhalación o ingestión de sustancias nocivas (resinas, isocianatos, silicatos sódicos, polvo, etc.) en los diferentes procesos de trabajo.

• Incendio durante el proceso de revestimiento del molde.

• Sobreesfuerzos en la manipulación de moldes o cajas de moldeo.

Medidas preventivas

• Hay un riesgo evidente de exposición a los productos de descomposición térmica cuando la resina fenólica entra en contacto con la placa metálica caliente. La mayoría de los compuestos orgánicos utilizados durante los procesos de curado son volátiles y, por tanto, se evaporan.

Se debe evitar que estas sustancias entren en contacto con la piel o los ojos, ya que se tratan de productos irritantes o sensibilizantes que pueden producir dermatitis. En caso de contacto es necesario lavarse con abundante agua y en caso de ingestión será precisa una asistencia médica inmediata.

Los isocianatos utilizados en los aglutinantes, si se inhalan, pueden actuar como elemento irritante o sensibilizante respiratorio y causar asma. Se recomienda contar con aspiración localizada al manejar mezclas de arena que contengan resinas, especialmente cuando la arena esté caliente. Para protegerse del contacto dérmico es aconsejable utilizar cremas barrera y para evitar proyecciones a los ojos gafas de seguridad.

Asimismo, los isocianatos deben almacenarse en recipientes herméticos, en un ambiente seco, a una temperatura entre 10º y 30ºC. Los recipientes vacíos deben tratarse con una solución de carbonato sódico para neutralizar cualquier residuo químico que haya quedado en el recipiente.

El silicato sódico es una sustancia alcalina que puede resultar perjudicial si entra en contacto con la piel o los ojos, o si se ingiere. Es aconsejable instalar una ducha de emergencia cerca de las zonas de manipulación del aglutinante.

Independientemente del tipo de aglutinante, en todo proceso de moldeo en el que se utilice arena existe el riesgo de inhalación de polvo. Este riesgo disminuye cuando la arena está humectada o mezclada con resina líquida.

• A veces, para lograr un acabado superficial más fino de las piezas fundidas, se impregna la superficie del molde con productos químicos, suspendidos o disueltos en alcohol isopropílico, que después se queman para que el compuesto, por lo general un tipo de grafito, recubra la superficie del molde. Esto conlleva un riesgo de incendio que aconseja el uso de prendas protectoras ignífugas y protección para las manos, ya que los disolventes orgánicos pueden causar dermatitis. Los recubrimientos se aplicarán en una cabina ventilada para evitar que los vapores orgánicos se difundan en el ambiente de trabajo.

• La fabricación de moldes puede implicar la manipulación de objetos grandes y voluminosos como los propios moldes o las cajas de moldeo. Se debe evitar en lo posible la manipulación manual de cargas utilizando para ello los medios mecánicos disponibles. En caso de carecer de ellos, realizar la manipulación manual entre varias personas.

3. Fabricación de machos

Se trata de un proceso de fabricación parecido al de los moldes. Se trabaja con un modelo cuya forma interna corresponde a la externa del macho, pero de dimensiones ligeramente superiores, para compensar la contracción del metal después de la colada.

Los machos se preparan e insertan en el molde para determinar la configuración interna de una pieza fundida hueca. El macho debe ser lo bastante resistente como para soportar el proceso de fundición pero, al mismo tiempo, no ha de ser tan fuerte como para oponer resistencia a su extracción, de la pieza fundida, durante la fase de vaciado.

Para que los machos tengan la resistencia pertinente, se componen de arena y aglutinantes tales como aceite de linaza y melaza; éstas se secan en un horno y producen un macho que, aunque al principio es firme y está seco, se torna frágil en contacto con el metal fundido y después se rompe, facilitando su extracción en el proceso de vaciado.

Machos para fundición de metal

Riesgos

• Inhalación de vapores durante la cocción de los machos.

• Inhalación de sustancias nocivas durante la fabricación de machos.

• Abrasiones en las manos cuando se liman los machos.

Medidas preventivas.

• Cuando se cuecen los machos en un horno existe el riesgo de formación de vapores peligrosos, es por esto que se deberá instalar sobre él un buen sistema de extracción. Normalmente las corrientes de convección dentro del horno serán suficientes para asegurar la supresión de dichos vapores.

• Tanto si la fabricación de machos se produce en caja caliente como en frío (sin cocción), es más que probable que se esté expuesto a una serie de contaminantes propios del proceso que variarán en función del sistema usado. En general, actúan como irritantes o sensibilizantes del sistema respiratorio.

Las medidas de control pasan por una extracción localizada de estos humos y por el suministro directo de aire a la zona de trabajo del operador. Asimismo se evitará el contacto con la piel y los ojos mediante la utilización de guantes y gafas protectoras. Se realizarán los controles médicos pertinentes que garanticen la salud del trabajador.

• En machos acabados, es posible que haya que utilizar una lima manual. El polvo producido es demasiado grueso para entrañar riesgo de neumoconiosis, pero sí deberán protegerse las manos con guantes para evitar posibles abrasiones.

4. Vaciado

Es el proceso por el cual se extrae la pieza de la caja de moldeo y se desprende todo el material que no forma parte de la misma, como la arena que la recubre y el material de los machos que dejarán vacías las cavidades internas. Normalmente el molde se separa de la pieza de fundición con una sacudida, por vibración o golpe.

Vaciado fundición metal

Riesgos

• Ruido durante el proceso de extracción de la pieza.

• Inhalación de polvo o sustancias nocivas, de moldes o machos  en la fase de vaciado

• Caída, desprendimiento o choques contra objetos.

Medidas preventivas

• Después de verter el metal fundido en el molde, y tras la solidificación producida por el enfriamiento, debe extraerse la pieza en bruto. La masa principal del molde normalmente se separa de la pieza de fundición con una fuerte sacudida. El impacto repentino y la vibración continua efectuada por una rejilla vibratoria hacen que se desprenda gran parte de la arena.

Este proceso es muy ruidoso y con frecuencia da lugar a un nivel de presión sonora muy superior a los valores límites permitidos. En este caso la empresa deberá desarrollar programas para disminuir el ruido mediante la adopción de medidas técnicas y administrativas, entre otras. Si no es posible reducir el ruido, deberán suministrarse protectores auditivos.

• La arena ha estado en contacto con metal fundido a unos 1.500 ºC de temperatura, por lo que está muy seca y con una tendencia mucho mayor a desprender polvo. Si se han utilizado resinas o aceites, ya sea en los moldes o en los machos, todavía pueden quedar restos de productos de degradación térmica en la fase de vaciado, es por ello que se recomienda la utilización de protecciones colectivas (carenados, sistemas de aspiración) y,  si no fuera posible, se recurrirá a las protecciones individuales.

• Los accidentes más frecuentes durante el proceso de vaciado son la caída, el desprendimiento o el choque contra objetos que normalmente se encuentran desparramados por la fundición. El problema se agudiza si el objeto es metálico, dentado y está caliente, o si hay grandes cantidades de arena seca y resbaladiza por los alrededores.

Mantener orden y limpieza en la zona de trabajo es una de las medidas más eficiencias para evitar los riesgos de caída, golpes y choques contra objetos.

5. Desbarbado

Después del vaciado se procede a la limpieza de la pieza de fundición, o desbarbado. Esta limpieza comprende la eliminación de aristas vivas y metal superfluo (ampollas, rebabas, costras, etc.), así como mazarotas, bebederos y arena adherida a la pieza. Para tales operaciones será necesaria la utilización de herramientas de mano o herramientas neumáticas portátiles.

Desbarbado de metal

Riesgos

• Proyección de fragmentos y posibles cortes en el proceso de eliminación de las mazarotas o en operaciones de limpieza de la pieza.

• Ruido producido, principalmente, por la utilización de herramientas manuales.

• Inhalación de partículas de polvo durante las operaciones de limpieza.

• Atrapamientos, quemaduras y caída de objetos producidos por la utilización de herramientas manuales y durante la manipulación de cargas.

Medidas preventivas

• La primera de las operaciones es el desbastado o eliminación de las mazarotas. Durante esta operación existe el riesgo de que se desprendan fragmentos de materiales, por lo que será necesaria la protección de los ojos. Asimismo deberá hacerse uso de guantes de protección para evitar posibles cortes con bordes dentados de las piezas.

Durante la colada, y con el fin de evitar que se creen cavidades por la contracción del metal, se rellenan unas masas alimentadoras o reservas de metal líquido, llamadas mazarotas.

Las.mazarotas sirven para compensar la contracción del metal de la pieza en el momento de la solidificación.

• Es recomendable reducir el ruido mediante el recubrimiento, con materiales de goma, de las herramientas tales como los martillos metálicos.

• Es preciso limpiar correctamente la pieza de fundición por alguno de los métodos disponibles a fin de evitar una exposición excesiva, fundamentalmente, al polvo de sílice que proviene de las arenas de moldeo. La inhalación prolongada de polvo de sílice puede producir afecciones pulmonares.

Las neumoconiosis son las enfermedades pulmonares causadas por inhalación de polvos orgánicos o partículas de carbón. Entre otras enfermedades pulmonares, se encuentra la silicosis, que consiste en la fibrosis nodular de los pulmones y la dificultad para respirar causadas por la inhalación prolongada de compuestos químicos que contienen sílice cristalina.

Si la arena de moldeo se humedece o se mezcla con resina líquida se reduce la probabilidad de constituir una fuente significativa de polvo.

Los recintos dedicados a la limpieza por chorro de granalla (granallado) sin aire deben ser lugares aislados, cerrados, con una adecuada instalación de extracción de polvo y con ausencia de fugas.

El granallado no es más que un bombardeo de partículas abrasivas a gran velocidad que, al impactar con la pieza tratada, produce la eliminación de los contaminantes de la superficie.

• Es conveniente instruir a los trabajadores en técnicas correctas de izado, transporte y manipulación de cargas; así como en la utilización y mantenimiento de las herramientas portátiles usadas en las operaciones de limpieza. Se usarán guantes de protección para evitar posibles quemaduras.

Extraído del manual «Prevención de Riesgos Laborales en el Sector del Metal» de MC Mutual

Guardar

Guardar