El poliuretano es el nombre genérico de los materiales fabricados mediante una polimerización de uretano.

El poliuretano flexible

El poliuretano flexible es también conocido como, “Espuma”, “Hule esponja”, "Hule Espuma", "Espuma de Poliuretano", "Poliuretano Espumado", y “Esponja". En ingles se conoce como PUFF (Poliurethan Flexible Foam) o solamente "Foam".

Se forma básicamente por la reacción química de dos compuestos, un poliol y un isocianato, aunque su formulación necesita y admite múltiples variantes y aditivos. Dicha reacción libera unos gases, (dióxido de carbono) que son los que van formando las burbujas.

El poliuretano flexible está fabricado esencialmente de los siguientes productos:

Poliol (Polioxipropilenglicol) en un 55% a 70% aproximadamente

TDI (Di-isocianato de Tolueno) en un 25% a 35%

Agua

Catalizador Metálico (Octoato Estañoso)

Catalizador Amínico

Surfactante o Estabilizador

Agente Soplante Auxiliar

Colorantes

Aditivos (Retardantes a la flama, Antiestáticos, Antioxidantes, etc.)

De acuerdo al sistema de fabricación utilizado, las espumas de poliuretano se pueden clasificar en dos tipos:

Espumas en caliente

son las espumas que liberan calor durante su reacción, fabricadas en piezas de gran tamaño, destinadas a ser cortadas posteriormente. Se fabrican en un proceso continuo, mediante un dispositivo llamado espumadora, que básicamente es la unión de varias máquinas, de las cuales la primera es un mezclador, que aporta y mezcla los diferentes compuestos de la mezcla; la segunda es un sistema de cintas sin fin, que arrastra la espuma durante su crecimiento, limitando su crecimiento para darle al bloque la forma deseada; y la parte final de la espumadora es un dispositivo de corte, para cortar el bloque a la longitud deseada. Generalmente son las más baratas, las más utilizadas y conocidas por el público.

Espumas en frío

son aquellas que apenas liberan calor en la reacción, se utilizan para crear piezas a partir de moldes; como rellenos de otros artículos; como aislantes, etc. Se fabrican mediante una espumadora sencilla, que consiste en un dispositivo mezclador. Normalmente suelen ser de mayor calidad y duración que las espumas en caliente, aunque su coste es bastante mayor.

La espuma de poliuretano es un material muy versátil, ya que según los aditivos y los sistemas de fabricación utilizados se pueden conseguir espumas de poliuretano de muy distintas características, y destinadas a usos muy diferentes. Desde los bien conocidos bloques de espuma elástica para colchones hasta espumas casi rígidas para juguetería, automoción o calzados.

Otro criterio para clasificar a las espumas es su densidad.

La densidad normalmente se expresa en libras por pié cubico (pcf) o kilogramos por metro cúbico (kg/m3). La densidad es fundamental porque el poliuretano flexible está formado por material y espacios vacíos.

La firmeza del poliuretano flexible es independiente de su densidad. Puede haber espumas de baja densidad y superficie firme o de alta densidad y superficie blanda. Por lo tanto no existe el concepto de densidad “dura” o “blanda”.

Por otro lado existe una diferencia entre “firmeza” y “soporte”. La firmeza es un medida de las características de la superficie del poliuretano. El soporte es la capacidad de “empujar” contra un peso y que previene que la espuma se deforme. Las espumas de mayor densidad previenen que la espuma se colapse con el peso del cuerpo en aplicaciones finales.

Se suele utilizar mucho la densidad para comparar las distintas espumas, pero solo sirve como elemento comparativo cuando hablamos de espumas con la misma composición, ya que distintas fórmulas nos dan características diferentes. En unas espumas buscaremos la mayor duración posible, en otras el precio más económico, en otras la transpirabilidad, la capacidad aislante, la facilidad de perfilar o dar forma, la ligereza, etc.

La espuma de poliuretano tiene múltiples usos en el mundo actual, algunos de ellos son:

En colchones como relleno principal o como integrante de los acolchados;

en muebles en asientos de sofás y sillas, relleno de acolchados, etc.

En la construcción, como aislante térmico o como relleno;

En la industria del automóvil como elemento principal de defensas, asientos, etc.

En muchos artículos como juguetes, prendas de vestir, esponjas, calzados, almohadas, cojines, envases y en general todo tipo de acolchados o rellenos.

En general el poliuretano flexible tiene aplicaciones como acojinamiento en muebles, calchones, bajo alfombras e interiores de automóviles. También ofrece un buen desempeño como absorbedor de golpes con aplicaciones en empaque y automóviles.

La Espuma rígida de poliuretano

La espuma rígida de poliuretano aplicada por aspersión, es la forma mas eficaz de aislar y sellar de manera simultanea prácticamente cualquier tipo de substrato, ya que se obtiene una capa monolítica sin juntas, ni puentes térmicos, adherida por si misma de manera hermética, se aplica sobre cualquier tipo de superficie que este limpia y seca.

La espuma rígida tiene varias aplicaciones como:

Aislamiento e impermeabilización de techos, losas, muros divisorios y acusticos.

Frigoríficos y Bodegas

Refuerzo estructural paneles

Aislamiento de conductos de agua caliente, ductos de calefacción.

Carrocerías de camiones y microbuses

Bases de firmes de azotea como antiruido e impermeabilizante

La espuma de poliuretano tiene magnífica resistencia al agua, agua salada, aceites, ácidos muy diluidos y soluciones alcalinas, no es afectada por hongos, bacterias y malos olores, elimina ruidos excesivos.

Las propiedades térmicas de la espuma de poliuretano

La espuma de poliuretano es un recurso cada vez más utilizado, ya no sólo para el sellado de puertas, ventanas y saneamientos o reparación de muros para aislar del frío, del calor y de la contaminación acústica los hogares, sino también como elemento decorativo.

Algunas de las características de las espumas de poliuretano que le han hecho convertirse en un excelente material aislante son sus buenas propiedades térmicas, puesto que ofrece una gran resistencia a temperaturas extremas, manteniendo todas sus propiedades técnicas en un espectro que va de los 50ºC bajo cero o a 110ºC.

Las planchas o paneles que se realizan son fácilmente ajustables a cualquier necesidad puesto que pueden ser cortadas, perforadas, pintadas, pulidas y pegadas con precisión. Otras de las ventajas de las espumas de poliuretano son su peso reducido y su ausencia de goteo en caso de incendio.

A la hora de utilizarlo hay que saber que éstas espumas pueden aumentar de dos a cinco veces su volumen desde que se aplican hasta que se endurecen completamente. Al aplicar la espuma, ésta se adhiere a todo aquel elemento que entre en contacto con ella, así que es aconsejable proteger aquellas zonas que se encuentren cercanas con bandas adhesivas especiales.

En el mercado se pueden encontrar sprays de espuma de poliuretano de dos tipos, los que están constituidos exclusivamente por el poliuretano o los compuestos que tienen otro elemento (además del poliuretano) con el que hacen la reacción.

La principal diferencia es que las espumas de un sólo componente se endurecen como consecuencia del contacto con la humedad del aire, mientras que las compuestas reaccionan cuando se mezclan los dos componentes y se endurecen con mayor rapidez que las primeras.

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La importancia de la faja lumbar como protección personal

En todo lugar de trabajo donde se emplean herramientas de mano, existe riesgo de que ocurran accidentes. Muchos de éstos generan lesiones de incapacidad que impiden que el trabajador continúe desarrollando su labor habitual. Para evitar la presencia de accidentes, al utilizar herramientas de mano, se deben contar con medidas de prevención orientadas al correcto uso de éstas, la capacitación al personal, el almacenamiento adecuado y el mantenimiento que se bebe realizar frecuentemente.

Además se debe considerar que los diversos trabajos que se realizan en la empresa o industria requieren del uso específico de alguna herramienta, es decir, se debe utilizar la herramienta adecuada al tipo de trabajo. También es importante, la supervisión que se realiza a los trabajadores en el desempeño de sus labores y los procedimientos seguros de trabajo.

Dependiendo del tipo de trabajo o actividad que se desarrolle, en algunos casos es indispensable el uso de elementos de protección personal específicos (faja lumbar, elementos plomados, arnés); en otros casos sólo se utilizarán los básicos (guantes, gafas, casco, calzado).

El objetivo primordial del uso de la faja de protección lumbar es reducir y/o eliminar las lesiones en la zona lumbar, e incrementar la productividad del trabajador. En países con gran desarrollo, estudios e investigaciones sobre la ergonomía, se han dedicado a determinar la eficacia o ineficacia de las fajas lumbares mediante el estudio biomecánico, de los efectos posturales, de los movimientos (levantar, sostener y mover) y de las rotaciones con o sin carga (giros laterales en posición correcta de pie o encorvado). La efectividad consiste en averiguar en qué casos extremos puede evitar lesiones en la zona lumbar.

La faja lumbar actúa sobre el hombre causándole varios efectos, unos directos y deseables (por los cuales se diseñó la faja) y otros secundarios que aparecen a consecuencia de las tareas que se llevan a cabo cuando se usa la faja, los cuales se describen a continuación:

Efectos Directos

• Empujar el diafragma hacia arriba, lo cual disminuye la contracción de los músculos de la espalda
• Aumenta la rigidez de los segmentos de la columna vertebral en la zona lumbar

Efectos indirectos

• A consecuencia del calor y la humedad, el personal que utilizaba faja lumbar presentó una acumulación de transpiración en la zona de contacto
• Debido a la transpiración provoca picazón, hinchazón y molestias (dolor) por aumento relativo del apriete

Proveedores de fajas de protección lumbar

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Una anécdota muy ilustrativa sobre la necesidad y deseos de obtener resultados analíticos en la industria química es una conversación que tuve hace algún tiempo con un vendedor de instrumentos en América Latina. Esta persona me relató sus experiencias al tratar de vender sus equipos analíticos y en sus propias palabras me dijo: los clientes en realidad no desean comprar instrumentos, lo que quieren es comprar los análisis.

Desde hace aproximadamente una década ha crecido en popularidad la idea de no solamente "comprar o contratar" servicios analíticos, sino también el delegar o contratar una gran variedad de las actividades de producción, desarrollo y control en muchas empresas químicas. El término comúnmente empleado para describir esta actividad es (en ingles) "outsourcing", o dicho en castellano, "tercerizar, emplear o empleando fuentes y recursos externos". Esta tendencia es hoy día muy generalizada y no es exclusiva de empresas grandes o pequeñas, privadas o publicas, químicas, farmacéuticas o biotecnológicas. De hecho este "modus operandi" es una norma firmemente establecida en el caso de las industrias farmacéuticas y agroquímicas. La popularidad de este modo de operaciones es tan prevalente que en la actualidad han surgido las llamadas "empresas virtuales". El término "virtual" denota el hecho de no tener producción, formulación o distribución propia, limitándose primordialmente a mantener una base de propiedad intelectual y de investigación. En forma general las empresas virtuales también mantienen una organización directiva y de ventas.

Los llamados "Laboratorios de Servicios Analíticos" han existido por mucho tiempo proporcionando la posibilidad de analizar muestras y también prestando otros servicios similares bajo contrato. Es claro que estos laboratorios ofrecen primordialmente dos elementos atractivos, conveniencia y experiencia profesional, y su empleo o contratación puede ahorrar tiempo y costos a la industria. En el área latinoamericana es también común el emplear los recursos y personal de universidades y centros de educación superior para estos propósitos. En esta ocasión deseo discutir este tipo de alternativas, en sus modalidades, ventajas y limitaciones, presentando el punto de vista de la industria química.

Todo tipo de industria necesita generar resultados analíticos para establecer controles sobre procesos y productos. El obtener dichos resultados mediante personal y recursos propios es la opción más apropiada para las industrias que desean mantener el control, confidencialidad y confiabilidad de los resultados. Esta opción también permite mantener un control estrecho sobre los estudios y documentos relacionados y garantiza en mucho la obtención de resultados al momento que son necesarios. Por otro lado es también válido agregar, que las industrias que operan de este modo tendrán ventajas competitivas al desarrollar y establecer recursos propios (materiales y humanos). Si esta alternativa no es posible o deseable por algún motivo, la opción de contratar a un laboratorio de servicios puede ser deseable, pero es recomendable tener en cuenta las consideraciones presentadas en este editorial.

La conveniencia de los laboratorios de servicio es muy evidente en casos donde la necesidad por cubrir es relacionada a una necesidad ocasional y de poco volumen en termino de muestras. Esta situación es aún más ventajosa para la industria cuando los análisis por realizar son los llamados de "rutina",o dicho de otra forma, cuando los análisis se realizan siguiendo métodos bien establecidos y ampliamente comprobados. Casos de este tipo son las normas ASTM, los métodos descritos en la Farmacopea, y los de la EPA (Environmental Protection Agency). En estos casos, es frecuente que los laboratorios externos cuenten con experiencia considerable, o bien que puedan adquirirla fácilmente en situaciones nuevas. Un caso similar es también aquel donde el cliente (industria química) proporciona el método y el laboratorio solamente necesita aplicarlo al análisis. Mi recomendación en estas situaciones es tener cuidado con el uso de un método no formalmente transferido, en particular cuando resulta necesario introducir algunos cambios no específicamente descritos en los procedimientos. Idealmente, todo método debe emplearse solamente para los propósitos y muestras para los cuales fue originalmente desarrollado.

Una situación más complicada que el caso anterior es aquella donde existe la necesidad de desarrollar y validar un método analítico. Estas circunstancias requieren de más experiencia y habilidad de parte del personal del laboratorio de servicio y un nivel de conocimientos más profundos en el manejo de la instrumentación. Muchos laboratorios de servicios dedicados primordialmente a los análisis de rutina, no cuentan con los recursos, personal y experiencia requerida para desarrollar, validar, y transferir métodos. No es raro también el que el cliente si bien entiende la necesidad de desarrollar el método y de generar resultados, suele no estar muy enterado de los requerimientos que el método debe cumplir para ser de utilidad real en los propósitos finales del problema. En estas situaciones, es crítico que exista un nivel de entendimiento y comunicación muy estrecho entre el cliente de la industria y el laboratorio. Mis recomendaciones a este punto son delinear claramente las responsabilidades de ambas partes y el trabajo por desarrollar, y acordar claramente las características que el método debe cumplir. También conviene recordar que con ciertas excepciones, debido a la falta de familiaridad con los procesos químicos y los problemas industriales, los centros de educación superior generalmente no cuentan con la experiencia y conocimientos necesarios para satisfacer adecuadamente el desarrollo de métodos usualmente requeridos en la industria.

Otro tipo de problema frecuente en la industria química es aquel donde se requiere de un estudio completo. Estos pueden ser por ejemplo, de degradación de pesticidas en el medio ambiente, de estabilidad y metabolización de medicamentos, de determinación de compuestos volátiles que causan problemas de olor, etc. Aquí el nivel de conocimientos, experiencia y especialización que se requiere de los laboratorios es muy alto, y obviamente, el costo involucrado en estos servicios puede ser sumamente elevado. Sin embargo desde el punto de vista industrial la relación costo / beneficio puede ser ventajosa y representar un uso efectivo de recursos económicos en la resolución de problemas.

Al igual que todos los químicos dedicado a la química analítica, los laboratorios que prestan estos servicios necesitan mantener un nivel alto de credibilidad y prestigio, por ello, estas organizaciones generalmente invierten mucho esfuerzo en obtener certificaciones de tipo ISO, y registros con organismos oficiales que avalan los servicios ofrecidos. Si bien estas certificaciones indican un cierto nivel de dedicación, calidad y cuidado en el trabajo que estos laboratorios desarrollan, no constituyen un indicador absoluto. Desde el punto de vista del cliente de la industria química, las recomendaciones descritas a continuación, pueden ayudar a establecer una base sólida de entendimiento entre cliente y laboratorio, y así aumentar la posibilidad de satisfacción mutua en la contratación de servicios analíticos:

• Es conveniente emplear los servicios de laboratorios que tengan experiencia especifica sobre los métodos o estudios que son de interés. En otras palabras, es mejor emplear especialistas que generalistas cuando las circunstancias lo permiten. Una búsqueda limitada de laboratorios de servicio me llevó a conocer un directorio en Internet (si es de su interés, favor dar clic aquí y dejar sus datos), el cual puede servir como punto inicial para localizar un laboratorio que satisfaga las necesidades de un problema dado.

• Laboratorios que aceptan auditorías de parte de los clientes siempre son más confiables para la industria, y en ciertos tipos de producción como es la fabricación de productos farmacéuticos, las auditorías son un requisito vital. Con mucha probabilidad todos los laboratorios tendrán algo de recelo para ser auditados, pero es más posible que las acepten cuando los servicios requeridos son críticos o de gran volumen.

• Al considerar la contratación de un laboratorio es conveniente para el cliente conocer los recursos que éste dispone en términos de equipo y personal. Este aspecto puede cubrirse examinando los libros de mantenimiento de la instrumentación y la Currícula del personal que trabaja en el laboratorio.

• Debe también existir algún mecanismo para resolver disputas o desacuerdos sobre resultados y métodos. Estos detalles pueden existir como una filosofía general en los servicios prestados o bien como una cláusula específica en contratos específicos.

• En el caso de desarrollo de métodos o de estudios completos, las responsabilidades del laboratorio deben de incluir todo lo referente a la transferencia de métodos y la redacción y archivado de la documentación correspondiente. Así mismo deben establecerse términos de confidencialidad y de propiedad o recuperación de los datos originales.

• No debe de existir temor a emplear laboratorios localizados en otros países. Hoy día la comunicación es fácil y rápida y el envió de muestras puede ser igualmente conveniente. La única precaución en esta posibilidad es sobre las barreras culturales y de idioma.
  

En esta columna de artículos sobre Química Analítica el Dr. Esquivel discute muchos tópicos y problemas asociados a su especialidad. Si tiene algún comentario, sugerencia o preguntas específicas sobre algún problema, si desea contactar al autor o le interesa que se aborde algún tema en particular, favor de dejarnos sus comentarios o datos haciendo clic aquí.

Información sobre el Autor. - El Dr. J. Benjamín Esquivel H. ha trabajado como investigador durante 21 años en laboratorios industriales de análisis químicos. Así mismo ha ocupado posiciones académicas y con empresas fabricantes de instrumentación. Su especialidad profesional es el campo de las separaciones cromatográficas y la espectroscopia. Es conferencista frecuente en congresos internacionales donde imparte cursos de cromatografía y charlas de sesiones plenarias.