Propuesta
de medidas de control para el riesgo de inhalación de polvo de madera en una
carpintería
Proposal of control measures for the risk of wood dust inhalation in a carpentry
Chilla, Mario1;
Villacis, William2
1Escuela Politécnica Nacional, Departamento de Formación Básica, Quito
– Ecuador.
2Escuela Politécnica Nacional, Departamento de Ciencias Nucleares,
Quito – Ecuador.
ARTÍCULO CIENTÍFICO
RECIBIDO: 8 de septiembre de 2022
VERSIÓN ACEPTADA: 30 de noviembre del 2022
Correspondiente al autor: mario.chilla@epn.edu.ec
UTCiencia
Volumen 10(1): pp. 1-11. enero-abril
2023
Resumen
La Escuela Politécnica
Nacional (EPN) cuenta con una carpintería que desarrolla y arregla parte del
mobiliario para las oficinas y aulas de la universidad. El presente trabajo
permitió identificar los factores del riesgo relacionado con la inhalación del
polvo de madera en el taller de la carpintería, este análisis y la toma de
mediciones puntuales, permitió identificarlas áreas que generan mayor cantidad
de contaminante, así como deficiencias en la ventilación y ciertos
procedimientos. Posterior a la identificación se realizó la evaluación del
riesgo, para ello fue necesario realizar mediciones con un muestreador
personal, el cual permitió determinar la exposición diaria. Con la exposición
diaria, se realizó la comparación con los límites permisibles para el
contaminante en estudio y se concluyó con la “no conformidad” y un nivel de
riesgo inaceptable. Por último, se propuso medidas de control para disminuir el
nivel del riesgo. En el medio se propuso la implementación de un sistema de
extracción localizado, el cual fue diseñado y simulado según las condiciones
del taller y el contaminante. En el receptor, se recomendó el uso de equipos de
protección personal para las vías respiratorias y oculares. Como medidas administrativas, la implementación de señalética y la
mejora del procedimiento de limpieza de la carpintería. La norma UNE-EN
689:2019+AC 2019 permitió establecer los lineamientos principales para el
desarrollo del estudio.
Palabras clave: polvo de madera, extracción localizada, inhalación
de polvo, simulación, material particulado.
Abstract
The Escuela Politécnica Nacional (EPN or National Polytechnic School) has a carpentry workshop that makes and arranges part of the furniture for the offices and classrooms of the university. This research allowed administrators to identify the risk factors related to the inhalation of wood dust in the carpentry workshop; this analysis and the taking of specific measurements permit them to identify the areas that generate the most significant amount of pollutants, as well as deficiencies in ventilation and specific procedures. After the identification, the risk assessment was carried out, for which it was necessary to carry out measurements with a personal sampler, which allowed for determining the daily exposure. The comparison was made with the permissible limits for the pollutant under study, and it was concluded with "non-compliance" and an unacceptable risk level with daily exposure. Finally, control measures were proposed to reduce the level of risk. In the middle, the implementation of a localized extraction system was proposed, which was designed and simulated according to the conditions of the workshop and the contaminant. In the receiver, the use of personal protective equipment for the respiratory tract and eyes was recommended. As administrative measures, the implementation of signage and the improvement of the carpentry cleaning procedure. The UNE-EN 689:2019+AC 2019 standard allowed for establishing the main guidelines for the development of the study.
Keywords:wood dust, localized extraction, dust inhalation, simulation, particulate matter.
Introducción
El material particulado es aquel que está compuesto por sólidos o
líquidos en forma de partículas, el cual es emitido por una fuente fija hacia
la atmósfera (Ministerio del Ambiente del Ecuador, 2015). Cuando las partículas
sólidas son generadas de forma mecánica se las conoce como polvo, generalmente
con un tamaño entre 1 y 100 micras (Prado, 2008). Las partículas del material particulado se
las puede dividir en fracciones. La fracción inhalable, la torácica y la respirable. La fracción inhalable es
aquella que ingresa por la nariz y la boca, la torácica las que ingresan más
allá de la laringe y las respirables penetran en las vías respiratorias no
ciliadas (Centro Tecnológico del Mármol y la Piedra, 2010).
La exposición inadecuada
al polvo de madera puede generar riesgos para el sistema respiratorio, ya que
el polvo puede provocar enfermedades como la rinitis, sinusitis, asmas,
bronquitis, alergias e incluso cáncer sinonasal (OIT,
2012).
La mayor parte de las
operaciones realizadas en la carpintería hacen uso de la madera, por lo cual se
genera polvo de madera en gran cantidad. Este contaminante es material particulado, que por las condiciones en las cuales esoperado en la maquinaria, se esparce de forma rápida en
el interior del taller contaminando todo el sitio de trabajo. La inhalación de
este material particulado puede provocar enfermedades
en el sistema respiratorio, además de malestar en el entorno de trabajo. En la
actualidad existe un sistema de extracción localizado que no se encuentra en
funcionamiento, ya que no cumple con su objetivo de forma correcta.
La identificación de los factores del riesgo de inhalación de polvo de
madera, permitió determinar las características más importantes del lugar de
trabajo, tales como las fuentes de generación del contaminante, condiciones
actuales del sistema de extracción, procedimientos, organización, entre otros
(Asociación Española de Normalización, 2019).
Para comparar la concentración generada en el taller con los valores
límites permisibles para el contaminante, es necesario realizar mediciones de
la exposición diaria con un equipo de muestreo personal. Esto permitirá
concluir con la “conformidad” o “no conformidad” con el valor límite
permisible. En el caso de la no conformidad, la ventilación por extracción
localizada es una de las medidas más adecuadas, ya que capta el contaminante de
forma directa y evita su propagación en el ambiente de trabajo. La simulación
del sistema de extracción diseñado es importante para la verificación del
correcto diseño (Pérez, 2008).
La implementación de
medidas de control permitirá disminuir el nivel de riesgo generado y con ello
mejorar las condiciones de trabajo en la carpintería.
Metodología
Análisis de los factores
del riesgo de inhalación de polvo de madera. La identificación de los agentes y la revisión de los factores de
exposición del lugar trabajo, fueron realizadas con ayuda de la caracterización
básica sugerida por la norma UNE-EN 689:2019+AC. En este apartado se analizó
parámetros como: materia prima, propiedades del material particulado,
organización del trabajo, procesos, fuentes de emisión, medidas de seguridad,
además se realizó la estimación a priori del riesgo (Asociación Española de
Normalización, 2019).
Las condiciones del
lugar de trabajo respecto a la ventilación y climatización del sitio de
trabajo, fueron analizadas con una encuesta sugerida por la INSHT (INSHT,
2000a).
Determinación
cuantitativa del nivel de riesgo de inhalación de polvo de madera La norma UNE-EN 689:2019+AC establece lineamientos a
tomarse en cuenta respecto a la medición de la exposición a agentes químicos o
materiales particulados, así como, la comparación de
la exposición de los trabajadores con los valores límites de exposición
ambiental (VLA).
Los parámetros
analizados en este apartado fueron:
∙ Estrategia de
muestreo: se analizó la constitución de los grupos de exposición similar (GES).
En este apartado se consideró un número determinado de trabajadores a los
cuales se realizaron las mediciones, los cuales representaron al grupo de
trabajadores.
∙ Especificación del
procedimiento de medición: se estableció para la medición: el método, el número
de mediciones, el tiempo, el equipo y el procedimiento. Posterior a la especificación,
se ejecutó el procedimiento de mediciones.
∙ Validación de
resultados y GES: para los resultados se analizó la existencia de valores
erróneos y su causa. En el caso de la validación de los GES se examinó la
distribución de los resultados.
∙ Comparación con los
valores límites ambientales: se realizó la prueba preliminar y la estadística,
con la finalidad de determinar la conformidad o no conformidad con el VLA
(Asociación Española de Normalización, 2019).
La prueba estadística
para una distribución logarítmica normal establece la comparación entre dos
variables. Una variable tabulada para cierta cantidad de datos y una variable
que está en función de la media geométrica de las exposiciones diarias,
desviación estándar geométrica y el VLA-ED. Esta comparación permite la
decisión de “conformidad” o no “conformidad”.
La media geométrica se
encuentra con la Ecuación (1):
xi: concentración de exposición diaria (mg/m3).
MG: media geométrica de exposiciones diarias (mg/m3).
n: número total de mediciones
La desviación estándar geométrica se encuentra con
la Ecuación (2):
(2)
Donde:
DSG: desviación estándar geométrica (mg/m3).
xi: concentración de exposición diaria (mg/m3).
MG: media geométrica de
exposiciones diarias (mg/m3).
n: número total de
mediciones
La variable UR que será
comparada con el valor tabulado UT se lo puede encontrar mediante la Ecuación (3):
(3)
Donde:
UR: variable de comparación
VLA: valor límite de exposición ambiental (mg/m3).
MG: media geométrica de
exposiciones diarias (mg/m3).
DSG: desviación estándar geométrica (mg/m3).
Para la conclusión acerca
de la conformidad, se compara las variables UR y UT. Cuando el valor de UR <
UT se concluye que existe “no conformidad” (Asociación
Española de Normalización,
2019).
El índice de exposición por su parte se calcula
mediante la relación entre el valor de la exposición diaria y el valor límite
como muestra la Ecuación (4):
(4)
Donde:
I: índice de exposición
diaria
VLA: valor límite de exposición ambiental (mg/m3).
ED: exposición diaria
(mg/m3).
Con el índice de exposición diaria para pocas mediciones se puede
establecer los siguientes criterios:
Para una jornada, donde se obtuvo la exposición diaria:
·
Si I 0,1 ≤, entonces el riesgo es aceptable.
·
Si I > 1, entonces el riesgo es inaceptable.
· Si 0,1 1 < ≤I, entonces se debe tomar dos mediciones más y realizar la siguiente comparación:
- Si los tres índices son menores o
iguales que 0,25 el riesgo es aceptable.
- Si uno de los tres índices es mayor que 1, el riesgo es
inaceptable.
- Si los tres índices son mayores que 0,25 pero menores o
igual a 1, se debe calcular la media geométrica de los tres índices.
- Si la media geométrica
es menor o igual que 0,5 el riesgo es aceptable.
- Si la media geométrica
es mayor que 0,5 el riesgo es incierto, por lo tanto, se debe tomar una
medición más de exposición diaria y volver a repetir el procedimiento de comparación (INSHT, 2000b).
Medidas de control de riesgo de inhalación de polvo de madera La medida de control en el medio más adecuada es la
implementación de un sistema de ventilación por extracción localizada, ya que
permite la captación del contaminante cerca de la fuente mediante una campana
de extracción, para que sea transportado, filtrado y expulsado (Cortés, 2012).
El diseño de un sistema de extracción comienza con las campanas de
extracción, selección de velocidad mínima en los conductos, selección del
conducto y al final el esquema de red de conductos con sus respectivas
longitudes y accesorios. El método utilizado para el diseño es el de la presión
dinámica. Este método calcula la pérdida de carga del sistema de extracción,
comprueba el equilibrio en puntos críticos
del sistema y permite la
selección del depurador y ventilador. (Goberna,
1992).
La simulación del diseño
del sistema de extracción localizada fue realizada con ayuda del software “Solidworks”, el cual permite el uso directo de diseño
asistido por computadora (CAD) como fuente de información geométrica, además
permite realizar cálculos multifásicos (Sobachkin, et al., 2014).
Para el uso de equipo de
protección individual se consideran las vías respiratorias y oculares, que son
las más expuestas al polvo de madera. Mientras que, como medidas
administrativas, se propone el uso de señalética, así como, la mejora del
procedimiento de la limpieza.
Resultados
Factores del riesgo de
inhalación de polvo de madera.
La caracterización
básica sugerida por la norma UNE-EN 689:AC+2019 permitió encontrar factores de
riesgo para la inhalación de polvo de madera como:
∙ Focos de emisión del
contaminante: se encontró tres máquinas que son utilizadas con mayor frecuencia
en la carpintería y que además producen una cantidad considerable de polvo de
madera. Estas máquinas son: canteadora, sierra
circular y lijadora. Se realizaron mediciones con un equipo puntual “3M serie
EVM”, donde se presentaron valores elevados en las actividades desarrolladas en
la sierra circular y la lijadora.
La Figura 1 muestra las
concentraciones obtenidas.
Figura 1. Mediciones de material particulado en las
tres fuentes principales de contaminación
No aislamiento del agente: en todas las operaciones el agente no se
encuentra aislado, el polvo de madera es expulsado de las máquinas hacia el
ambiente de trabajo del taller de la carpintería.
∙ Sistema de extracción
localizada inadecuado: el sistema de extracción localizado tiene un caudal
inadecuado para la succión del contaminante, además las campanas de succión
fueron retiradas debido a las dificultades que estas prestan en las operaciones
realizadas en la carpintería.
∙ Procedimiento
inadecuado: se verificó que la limpieza realizada en el taller de la
carpintería genera una mayor cantidad de polvo de madera, entre las causas se
determinó que no se cuenta con los elementos adecuados para realizar esta
actividad.
Por su parte la encuesta
sugerida por la INSHT manifestó que la situación del lugar de trabajo es
“deficiente” respecto a la ventilación y climatización del lugar de trabajo.
La norma UNE-EN
689:AC+2019 también permitió tener una estimación del nivel del riesgo. Para
esto se consideraron mediciones de la concentración de polvo de madera
realizadas en otras carpinteras, así como, mediciones realizadas con el equipo
puntual. La información encontrada en otras carpinterías, permitió concluir que
en áreas como las de lijado y corte son las que producen mayor cantidad de
contaminante (Pazmiño, 2015).
Las mediciones puntuales obtenidas permitieron determinar que en la
carpintería de la EPN también se produce una mayor cantidad de contaminante en
las áreas de corte y lijado. Con respecto a la concentración del polvo de
madera y la exposición diaria, no se dispone de información, por lo cual no se
puede realizar comparaciones con el valor límite establecido para el
contaminante, razón por la cual se planificó mediciones para la comparación con
el VLA.
Determinación cuantitativa del nivel de riesgo de inhalación de polvo
de madera Para analizar el
nivel de riesgo, se estableció que el grupo GES está formado por el carpintero
y el ayudante, ya que los dos realizan las mismas actividades en los procesos
de la carpintería.
Las mediciones fueron realizadas mediante el método gravimétrico. Para
esto se utilizó un equipo de muestreo personal, el cual estaba compuesto por:
∙ Bomba de aspiración Gilian BDXII.
∙ Muestreador
cassette cerrado PVC 37 mm de poliestireno.
∙ Manguera de conexión.
∙ Elemento de retención
filtro PVC.
Para la evaluación del
riesgo, la norma UNE-EN 689:AC+2019 sugiere entre tres y cinco mediciones para
una prueba preliminar. Sin embargo, un mínimo de seis mediciones es lo
recomendado para realizar una prueba estadística que permitirá tener una
decisión definitiva respecto a la conformidad o no conformidad.
Los resultados de las
mediciones realizadas se encuentran en la Figura 2.
Figura 2. Mediciones de la exposición diaria en el taller de la carpintería
La Figura 2 muestra que
todas las mediciones realizadas superan el valor límite ambiental para la
exposición diaria (VLA-ED) del contaminante en estudio (polvo de madera), el
cual tiene un valor de 5 mg/m3(INSST, 2019). La segunda medición realizada tiene
una diferencia notable respecto al resto de mediciones, esta medición fue
tomada el día de la limpieza en la carpintería, y alcanzó una alta
concentración de contaminante por el procedimiento inadecuado que se realiza en
esta actividad.
La validación de los
resultados y GES se realizó mediante un diagrama de probabilidad logarítmica
como muestra la Figura 3. La norma establece que, si la mayor cantidad de datos
de la exposición diaria se acoplan a una recta, se consideran datos que siguen
una distribución logarítmica normal y estos representan a un mismo GES.
Figura 3. Diagrama de probabilidad logarítmica de la exposición diaria en la
carpintería
Se consideraron dos
pruebas para la comparación de los resultados de las concentraciones de polvo
de madera con el VLA-ED. Estas pruebas son: prueba preliminar y estadística.
La prueba preliminar
permitió determinar que existe “no conformidad”, ya que al menos una de las
concentraciones de exposición diaria supera el VLA-ED para el polvo de madera
como se indica la Figura 2.
La Tabla 1 detalla los
valores obtenidos en la prueba estadística que sugiere la norma.
Tabla 1. Resultados de variables de la prueba estadística
Variable |
Valor |
Media geométrica (mg/m3) |
8,34 |
Desviación estándar
geométrica (mg/m3) |
1,64 |
Variable de comparación (UR) |
-1,08 |
Valor tabulado (UT) |
2,18 |
Como se puede observar en la Tabla 1, se cumple la condición: UR <
UT, por lo tanto, se concluye que existe “no
conformidad” con el valor límite de exposición diaria para el polvo de madera
VLA-ED (Asociación Española de Normalización, 2019).
Para el valor de la exposición diaria se consideró la media geométrica
indicada en la Tabla 1, con el fin de tomar un solo valor referencial de todas
las mediciones. El resultado del índice de exposición diaria es de 1,66, por lo
tanto, al ser mayor que 1 se determina que el riesgo es inaceptable (INSHT,
2000b).
Medidas de control con un programa de actuación en el medio.
Se diseñó un sistema de extracción localizado para la captación del
polvo de madera, el tipo de campana de extracción seleccionado es la de tipo
abertura plana, gracias a la versatilidad que su diseño presenta para las
diferentes operaciones realizadas en la carpintería. La velocidad mínima para
el diseño del ducto es de 22, 80 m/s para el material de madera según la
American Conference of Governmental
Industrial Hygienists (ACGIH) (ACGIH, 2010).
Tanto los conductos como los accesorios fueron diseñados y
seleccionados en función de la geometría del sitio de trabajo y las condiciones
de caudal a extraer. En este punto también se seleccionó un ciclón como
depurador, para la separación de las partículas más pesadas. Por último, la
selección de un ventilador de extracción de acuerdo a la presión estática del
ventilador calculada, la cual tiene un valor de 5095,22 Pa
y el caudal a extraerse que tiene un valor de 4,66 m3/s.
En la Figura 4, se
detalla el diseño del sistema de extracción.
Figura 4. Vista frontal del sistema de extracción diseñado
para el taller de la carpintería
En el diseño se puede
observar que las campanas de extracción fueron diseñadas únicamente en la
sierra y en la mesa de lijado. Esto se justifica, por el hecho de que en estos
dos sitios de trabajo las concentraciones medidas fueron las más altas como se
indica en la Figura 1, además de que su uso es más frecuente respecto a la canteadora.
Con el objetivo de
verificar que se cumplan ciertos parámetros importantes para la extracción de
las partículas de polvo de madera, se realizó una simulación del sistema de
extracción diseñado, en la
cual se evidencia que la
velocidad con la que el flujo viaja a través de los ductos es la mínima
establecida para este tipo de contaminante (22,80 m/s).
Para la simulación es
necesario el ingreso de condiciones de frontera, las cuales fueron: presión
ambiental y presión absoluta en el ventilador de extracción.
La Figura 5 muestra el
perfil de velocidades de las líneas de flujo.
Figura 5. Perfil de velocidades de líneas de flujo
En el perfil de
velocidades se observa que las velocidades con las que el contaminante viaja en
el interior de los ductos, son mayores al valor mínimo establecido en el diseño
(22,80 m/s). En la unión donde convergen los ductos de las campanas se observa
un aumento de
velocidad, esto se debe
al incremento de caudal que se da en ese punto. Sin embargo, con el fin de
reducir la velocidad y no tener turbulencias y ruido, se aumentó el diámetro de
la tubería de 350mm a 450mm.
En la Figura 6 se
detalla la comparación de la velocidad promedio calculada y simulada en cada
tramo de análisis.
Figura 6. Comparación de las velocidades promedios de los
valores calculados y teóricos
Como se observa en la
Figura 6, los valores obtenidos de manera teórica y simulada son muy similares,
además, se encuentran sobre el valor mínimo establecido (22,80 m/s). Esto
permitió verificar el correcto diseño del sistema de extracción.
Medidas de control en el
receptor. Para el receptor
se sugiere el uso de equipo de protección individual para las vías respiratorias.
Para la elección del equipo
de protección se
consideró el factor de protección mínimo necesario. Se seleccionó la semimáscara 3M serie 7500 que permite un factor de
protección mínimo necesario de 10 veces el VLA-ED del polvo de madera, además
se sugiere el filtro 3M 2091 Niosh P100 (3M Argentina
SACIFIA, 2007).
Para la vía conjuntiva
se sugierengafas de protección frente a partículas de polvo fino y gases.
Medidas
administrativas.
La señalización es una medida importante, ya que permite concientizar
al trabajador acerca de la existencia de peligros, también se sugiere la
implementación de señalización respecto al uso del equipo de protección
individual en las operaciones realizadas en el taller de la carpintería.
La limpieza es una operación a considerar, pues como se evidenció en
las mediciones, esta operación provocó una concentración de polvo de madera muy
alta. Esta operación es realizada con un soplete de aire, lo cual generó una gran
contaminación. Por ello, es importante utilizar instrumentos adecuados para la
limpieza, tales como bocas de aspiración para limpieza. Otro aspecto a
considerar es la mayor frecuencia en el desarrollo de esta actividad, para que
se reduzca la acumulación de polvo.
Conclusiones
Los factores del riesgo
de inhalación de polvo de madera encontrados en la carpintería de la EPN
fueron: tres focos de emisión del contaminante, falta de aislamiento del
contaminante, sistema de extracción localizada inadecuado, procedimiento de
trabajo inadecuado.
Las mediciones con el
equipo puntual permitieron establecer que la lijadora y la sierra son las
fuentes que generan mayor cantidad de contaminante respecto a la canteadora, ya que se registraron concentraciones promedio
de 1,36 mg/m3y 1,84 mg/m3respectivamente,
mientras que en la canteadora 0,34 mg/m3.
Además de que su uso es más frecuente en la carpintería.
La media geométrica de
las exposiciones diarias obtenidas es de 8,34 mg/m3,
mientras que el índice de exposición diaria es de 1,66, con lo que se tiene un
riesgo inaceptable.
Las mediciones de la
concentración de la exposición diaria muestran que existe "no
conformidad" con el valor límite ambiental para el polvo de madera de 5
mg/m3.
La implementación de un
sistema de extracción es importante para la correcta captación del contaminante
en las fuentes de emisión y, por lo tanto, la reducción de la concentración de
polvo de madera.
La limpieza de la
carpintería generó gran cantidad de polvo de madera, ya que la concentración
obtenida fue de 22,64 mg/m3, es decir alrededor de 4 veces el valor límite.
Esto se debe al uso inadecuado de instrumentos que se utilizan en esta
instalación.
La simulación del
sistema de extracción diseñado permitió corroborar ciertos parámetros
importantes en el funcionamiento del sistema de extracción, como la velocidad
mínima del ducto para la correcta extracción del polvo de madera. En el
receptor se sugiere el uso equipo de protección individual, para la vía respiratoria
una semimáscara 3M serie 7500, mientras que para la
vía ocular gafas de protección frente a partículas de polvo.
Las medidas
administrativas que se sugiere son: implementación de señalización en el taller
de la carpintería, y mejora en el procedimiento de limpieza con instrumentos
adecuados como bocas de aspiración.
Literatura citada
Asociación Española de Normalización (2019). Norma Española UNE-EN 689:2019+AC. Madrid, España: UNE.ORG
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Practice for Design. Cincinnati, Estados Unidos: Signature Publications.
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Cortés Díaz, J. (2012). Seguridad e higiene del trabajo: técnicas de prevención de riesgos
laborales. Sevilla,
España: Tébar Flores.
Goberna,
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industrial. Valencia,
España: Generalitat Valenciana.
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(2000a). Evaluación de las
condiciones de trabajo en pequeñas y medianas empresas. Barcelona, España: INSHT.
INSHT (2000b). Agentes
químicos: estrategias de muestreo y valoración. Barcelona, España: INSHT.
INSST (2019). Límites
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OIT (2012). Enciclopedia
de Salud y Seguridad en el Trabajo. Madrid, España.
Pérez, G. (2008). Ventilación
por extracción localizada.
Murcia, España: ISSL.
Prado, C. (2008). Toma
de muestras personales de la fracción inhalable de materia particulada. Murcia, España: ISSL.
Sobachkin, A., Dumnov, G. y Sobachkin,
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3M Argentina SACIFIA (2007). Semimáscara 3M serie 7500.
Obtenido de: https://www.3m.com.ar/3M/es_R/p/d/b00039314/(junio,
2021).