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Especial Túneles y Obras Subterráneas
Exposición al gas radón en túneles y obras subterráneas de Canarias
Medición y recomendaciones de protección frente a la exposición al gas radón en túneles carreteros y obras subterráneas de Canarias
Juan Carlos Santamarta Cerezal
Dr. Ingeniero de montes, ingeniero civil, e ingeniero técnico de minas. Dpto. de Ingeniería Agraria y del Medio Natural. Universidad de La Laguna (ULL).
Joselin S. Rodríguez-Alcántara
Ingeniera de la tecnología de minas y energía. Dpto. de Ingeniería Agraria y del Medio Natural. Universidad de La Laguna (ULL).
Jesica Rodríguez-Martín
Dra. Ingeniera de caminos, canales y puertos. Dpto. de Técnicas y Proyectos en Ingeniería y Arquitectura. Universidad de La Laguna (ULL).
Noelia Cruz-Pérez
Dra. en desarrollo regional, ingeniera civil e ingeniera agrícola. Dpto. de Ingeniería Agraria y del Medio Natural. Universidad de La Laguna (ULL).
Este documento presenta pautas para medir el gas radón en túneles y obras subterráneas de las Islas Canarias. Proporciona orientaciones para proteger al personal contra el radón en su puesto de trabajo, reduciendo la exposición y los riesgos para la salud. Los mapas de radón en España identifican áreas con predominancia de rocas ígneas intermedias y ácidas en la superficie. Cerca del 20% del territorio canario, de origen volcánico, es una zona prioritaria con potencial de radón superior a 300 Bq/m³,aunque en las obras subterráneas vinculadas a las aguas subterráneas este valor se ve ampliamente superado. En los túneles carreteros estudiados se ha constatado que el gunitado hace de barrera impermeable al gas radón.
Palabras clave: Concentración de gas radón; islas volcánicas; obras subterráneas; riesgo para la salud.
This document provides guidelines for measuring radon gas in tunnels and underground works in the Canary Islands. It offers guidance on protecting personnel from radon in the workplace, reducing exposure, and health risks. Radon maps in Spain identify areas with a predominance of intermediate and acidic igneous rocks on the surface. Around 20% of the Canarian territory, of volcanic origin, is a priority area with the potential for radon levels exceeding 300 Bq/m³, although in underground works related to groundwater, this value is widely exceeded. In the studied road tunnels, it has been observed that shotcrete serves as an impermeable barrier to radon gas.
Keywords: Radon gas concentration; volcanic islands; underground work; health risk.
El radón es un gas radiactivo presente de forma natural que ha emergido como una preocupación importante en el contexto de la seguridad laboral, especialmente en minería y en entornos confinados. Esto se debe a su capacidad para provocar problemas respiratorios graves y por aumentar drásticamente el riesgo de desarrollar cáncer (Antignani et al., 2021). Este gas es incoloro, inodoro e insípido, lo que dificulta su detección y se encuentra comúnmente en lugares subterráneos y mal ventilados, como sótanos y plantas bajas. Se origina a partir de la descomposición del uranio y el torio en rocas y suelos, y se mueve a través de grietas y poros, así como en aguas subterráneas (Pacella et al., 2023).
Este gas es especialmente problemático en zonas con rocas ígneas y volcánicas, ya que estas presentan mayor actividad radiactiva. Su movilidad está influenciada por la naturaleza del suelo; por ejemplo, en suelos permeables como gravas y arenas gruesas se desplaza con mayor facilidad. En entornos secos, puede recorrer varios metros, mientras que en suelos saturados de agua la distancia es limitada (Miklyaev et al., 2020; Noverques et al., 2020).
Las aguas subterráneas también pueden transportar radón disuelto, presentando un riesgo adicional. Los lugares con mayor riesgo de exposición serían las cuevas, galerías y túneles, minas, obras subterráneas, termas y balnearios, instalaciones de almacenaje y tratamiento de aguas subterráneas o, incluso, según el nuevo Real Decreto (RD 1029/2022), lugares de trabajo en planta baja rasante o planta baja, ubicados en términos municipales de actuación prioritaria (aquellos donde más del 10% de las edificaciones tienen una concentración mayor a 300 Bq/ m3) por presencia de radón.
En el contexto español, las Islas Canarias, de origen volcánico, son especialmente vulnerables, con aproximadamente el 20% del territorio afectado según los mapas del Consejo de Seguridad Nuclear (CSN). Sin embargo, es esencial tener en cuenta que la cartografía se basa en mediciones específicas, por lo que las zonas no marcadas en el mapa no están exentas de riesgo.
Existen numerosos estudios científicos sobre el nivel de radón en las Islas Canarias (Eff-Darwich et al., 2008; Marrero et al., 2008; Santamarta et al., 2020, 2021, 2023). En ellos, se concluye que los niveles de radón están condicionados por uno o más de los siguientes factores:
- El contenido de isótopos parentales del radón en las rocas por las que ha circulado el agua. Los niveles más altos de radón se correlacionan con la circulación por rocas ígneas ácidas o diferenciadas (principalmente riolita, sienita, traquita y fonolita) (Padilla et al., 2013).
- Si han circulado o no a través de fallas, fracturas, grietas u otras zonas de permeabilidad relativamente alta que reciben aportes de radón desde zonas más profundas (Martin-Luis et al., 2015).
- Mezcla con agua que tiene baja concentración de radón, como el agua de recarga o el retorno de riego (Martin-Luis et al., 2015).
En general, las galerías de agua en Canarias son sondeos o túneles con una sola entrada y una sección media de 1,5 x 2 metros(véase imagen superior en la página anterior)(Santamarta, 2009). Actualmente, hay más de 1500 galerías perforadas en la región, creadas mediante perforación inclinada y, a menudo, utilizando explosivos (Custodio et al., 2016).
En el caso de los túneles carreteros de Canarias, se suele emplear hormigón para su sostenimiento (gunitado). Por ejemplo, en la obra de cierre del anillo insular de Tenerife se ha empleado un revestimiento estructural de hormigón en masa proyectado de 35 cm de espesor aproximadamente. El revestimiento se ha ido aplicando según se realizaban los trabajos de voladura y avance del túnel (véase imagen de la derecha).
En el estudio se colocaron los detectores con un periodo de exposición de 3 meses en el tubo principal y en el auxiliar del túnel a distintas profundidades. Todas las mediciones obtenidas fueron sorprendentemente inferiores a las esperadas (véase tabla de arriba) por lo que las medidas protectoras aplicadas durante la fase de construcción del túnel y el gunitado utilizado para su sostenimiento son las responsables de esos buenos resultados, impidiendo el traspaso de radón a los trabajadores de la obra subterránea.
Cuando el agua de lluvia llega a la superficie terrestre, se filtra a través de los poros o diaclasas del suelo, almacenándose entre capas impermeables o en el manto del acuífero. Esta agua se almacena en las rocas llenando sus poros, mientras que el radón del suelo satura estos poros con una concentración media de 10,000 Bq/m³ a 50,000 Bq/ m³ (INSST, 1997). En comparación, la concentración media de radón en el aire libre varía entre 1 Bq/m³ y 38 Bq/m³ (Tyrväinen et al., 2023). Por ende, las aguas subterráneas contienen más radón que las superficiales. En rocas secas ciertos poros atrapan átomos de radón debido a colisiones con las paredes (Dimova et al., 2013).
El gas radón, al ser inhalado, tiene una breve permanencia en los pulmones y no presenta tanto riesgo como sus derivados (polonio, plomo, bismuto) que, al ser sólidos, se adhieren a partículas de polvo y se acumulan en los tejidos pulmonares (Ismail et al., 2023). Este documento detalla estrategias para controlar el radón y presenta concentraciones medidas en obras subterráneas en Canarias. Su objetivo es proporcionar una base para comprender y gestionar el radón, asegurando un ambiente laboral saludable y sostenible en la industria minera.
Proceso de medición del radón
Existen dos sistemas para medir la concentración de gas radón en el aire: los sistemas pasivos nos miden un valor con una incertidumbre en un determinado período de medida, mientras que los sistemas activos nos muestran una serie temporal de datos donde poder observar la fluctuación de radón (Antignani et al., 2021). Podemos enumerar los siguientes métodos:
- Detectores de carbón activado: contienen filtros de carbón activado que tienen gránulos de carbón que adsorben el radón ambiental durante 48 horas. Los resultados pueden estar disponibles aproximadamente 5 horas después de las mediciones. El resultado ofrecido es la concentración media de radón durante dos días de medición. Este tipo de detectores presenta algunos inconvenientes: son muy sensibles a las variaciones de la concentración de radón y la mayor parte del radón adsorbido corresponde al período final de exposición; se ven afectados por la humedad y requieren una corrección para este parámetro; los cambios en la composición del carbón activado pueden alterar el resultado de la medición.
- Detectores de trazas de partículas α: pequeños detectores que recogen las trazas generadas por el impacto de partículas alfa procedentes de la desintegración del radón. Necesitan un periodo de exposición de dos a seis meses, por lo que es un método excelente para medir las variaciones en la concentración de radón que suelen ser significativas en periodos de 24 horas y varios días. Una vez retirados del lugar donde se instalaron, deben enviarse al laboratorio para la interpretación de los resultados.
El tiempo necesario para obtener resultados fiables depende tanto de la concentración de radón en el entorno como de las características del equipo (véase imagen de arriba).
A continuación, se resumen los pasos para medir la concentración de gas radón en obras subterráneas, recogidos en la Guía de Seguridad 11.4 del Consejo de Seguridad Nuclear de España (CSN, 2012):
a) Planificación del estudio: se deben considerar todos los aspectos relacionados con la operación en la instalación. Esto incluye obtener planos del lugar, horarios de los trabajadores, períodos de inactividad (vacaciones, fines de semana, etc.), número de salas de trabajo y la cantidad de tiempo que los trabajadores pasan en ellas, ubicación de las instalaciones de ventilación y gradientes térmicos, entre otros. Las mediciones deben realizarse en ubicaciones representativas de la ocupación real o previsible de los trabajadores. Para ello, es fundamental indicar claramente dónde y cuántos detectores se han instalado. En lugares de trabajo subterráneos se recomienda realizar exposiciones a lo largo de un año completo, ya que es difícil predecir de antemano el comportamiento estacional.
b) Realización de las mediciones y análisis de los dispositivos: una vez retirados los detectores pasivos después de tres meses, deben enviarse inmediatamente a un laboratorio acreditado para su análisis. También se aconseja llevar a cabo mediciones con equipos de medición activos para evitar errores y obtener una estimación del orden de magnitud. El laboratorio debe proporcionar los valores medidos expresados como concentraciones medias de radón (en Bq/m³), además del valor de incertidumbre.
c) Expresión de los resultados y toma de decisiones: se debe determinar el valor medio anual de concentración de radón y su incertidumbre para cada zona. Si se colocan varios detectores en una zona homogénea, el valor medio de concentración será la media aritmética de los resultados obtenidos con los distintos detectores.
d) Diseño y aplicación de medidas: la exposición de los trabajadores al gas radón debe controlarse en todo momento, minimizándola al máximo. Para lograrlo deben implementarse soluciones constructivas y/o administrativas con un costo aceptable para la organización. Las medidas constructivas pueden incluir sistemas de extracción y/o ventilación forzada. Las medidas administrativas implican el registro del tiempo que los empleados pasan en zonas con concentraciones elevadas de radón. En entornos donde la concentración de radón es significativamente superior al nivel de referencia, como en algunos pozos y galerías, se recomienda que los trabajadores utilicen dosímetros personales de radón. También debe considerarse el uso de equipos de protección individual (EPI).
Valores de referencia
El radón se puede medir y expresar de varias maneras. El becquerelio (Bq) mide la actividad radiactiva que tiene el radón, es decir, la tasa de desintegración del radionucleido por unidad de tiempo. La dosis que podemos absorber por unidad de masa, la medimos en gray (Gy). De forma habitual, se suelen expresar la dosis equivalente y la dosis efectiva, y se miden en sievert (Sv). La dosis equivalente es la dosis absorbida en un determinado tejido u órgano en función del tipo y calidad de radiación. La dosis efectiva es la suma de las dosis equivalentes ponderadas a causa de exposiciones internas y externas (Battino, 1979).
La exposición al gas radón es un fenómeno estocástico, no es determinista, con lo cual estamos hablando de probabilidades. Todos los esfuerzos que se realizan en torno al gas radón —medida, calidad de la medida, legislación, control por parte de las Administraciones Públicas— están encaminados a reducir al máximo ese riesgo. Este riesgo varía de forma lineal, aumentando el riesgo de cáncer de pulmón en un 16% con cada 100 Bq/m3.
En España, el RD 732/2019, modifica el Código Técnico de la Edificación introduciendo la exigencia básica de salubridad HS6 (Ministerio de Transportes, Movilidad y Agenda Urbana, 2022) de protección frente al gas radón. La importancia de esta Normativa es que establece un nivel de referencia de 300 Bq/m3 de promedio anual de concentración de radón. En las Islas Canarias este umbral se supera ampliamente con valores medios que superan los 6000 Bq/m3 (Santamarta et al., 2023).
La presencia de radón en obras subterráneas depende de la concentración de uranio en las rocas, las condiciones atmosféricas y la ventilación (Bucci et al., 2011). En galerías activas se puede usar ventilación forzada para mantener niveles seguros, pero en galerías abandonadas esta opción suele ser inviable (Eff-Darwich et al., 2008).
La inhalación continua de radón y sus productos de degradación puede tener consecuencias devastadoras para la salud
Conclusiones
Algunas conclusiones reflejadas en diferentes publicaciones científicas en relación con la concentración de radón y que se han observado a través de las obras subterráneas en Canarias son:
- cuanto mayor es la permeabilidad y porosidad de los materiales que componen el interior de la galería, mayor es la concentración de radón medida;
- la presencia de gunitado para el sostenimiento del túnel disminuye la dispersión del radón al interior;
- cuanto mayor es la concentración de gas CO2 en el interior de la galería, mayores son los valores de radón;
- la oscilación del radón en los distintos ciclos de medición (superior en verano que invierno) se debe a las diferentes temperaturas en el exterior de la mina;
- las galerías no ventiladas tenían mayor concentración de radón que las ventiladas;
- se encontraron niveles más altos de radón en las zonas con mayor saturación de agua que en las zonas secas de la galería.
Los gestores de las obras subterráneas de las Islas Canarias están sujetos al cumplimiento de los reglamentos y las normas aplicables a la protección radiológica. Esto incluye la realización de mediciones de radón en las instalaciones para evaluar el riesgo radiológico para los trabajadores. Se recomienda informar a los trabajadores de los riesgos a los que están expuestos durante el trabajo subterráneo con respecto al radón, así como de los riesgos específicos de las instalaciones donde realizan su trabajo. Si las medidas técnicas o constructivas para reducir la concentración de radón por debajo del nivel de referencia no son efectivas, se deben establecer medidas de protección y vigilancia para los trabajadores, incluyendo la asignación de dosímetros personales de radón.
En materia de seguridad y salud, los trabajos subterráneos y las instalaciones donde se traten y almacenen aguas de origen subterráneo son los lugares más propensos a acumular una concentración mayor de radón y que superen los valores de referencia, haciendo que los trabajadores se enfrenten a concentraciones potencialmente peligrosas de este gas radiactivo. Esto plantea desafíos significativos en términos de seguridad laboral y bienestar de los empleados. La inhalación continua de radón y sus productos de degradación puede tener consecuencias devastadoras para la salud, subrayando la urgencia de abordar este problema de manera eficaz y proactiva. Por ello, sería positivo abrir un espacio de colaboración con otras regiones mineras españolas para la mejora del conocimiento del gas radón en estas zonas, así como para la mitigación y reducción de los efectos sobre los trabajadores.
Referencias
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