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Combustibilidad e inflamabilidad

El pictograma internacional para sustancias químicas inflamables. Horno de cuba vertical DIN4102 clase de inflamabilidad B1 en Technische Universität Braunschweig , Alemania Sop...

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El pictograma internacional para sustancias químicas inflamables.
Horno de cuba vertical DIN4102 clase de inflamabilidad B1 en Technische Universität Braunschweig , Alemania
Soporte para muestras para horno de eje vertical de clase de inflamabilidad B1 según DIN4102
Aparatos de prueba para determinar la combustibilidad en la Technische Universität Braunschweig

Un material combustible es aquel que puede arder (es decir , mantener una llama ) en el aire bajo ciertas condiciones. Un material es inflamable si se enciende fácilmente a temperatura ambiente . En otras palabras, un material combustible requiere más esfuerzo para encenderse, mientras que un material inflamable se enciende casi de inmediato al exponerse a una llama.

El grado de inflamabilidad en el aire depende en gran medida de la facilidad con que el material se vaporiza . Esto se relaciona con su presión de vapor específica , que depende de la temperatura. La cantidad de vapor producido puede incrementarse aumentando la superficie del material, formando una niebla o polvo. La madera es un ejemplo. El polvo de madera finamente dividido puede experimentar llamas explosivas y producir una onda expansiva. Un trozo de papel (hecho de pulpa ) se incendia con bastante facilidad. Un escritorio de roble pesado es mucho más difícil de encender, aunque las fibras de la madera sean las mismas en los tres materiales.

El sentido común, y el consenso científico hasta mediados del siglo XVIII, sugería que la materia se desintegraba al quemarse, quedando solo cenizas . Investigaciones científicas posteriores han demostrado que la conservación de la masa se cumple en las reacciones químicas. La combustión de un material sólido puede parecer que implica una pérdida de masa si no se tiene en cuenta la masa de los gases de combustión (como el dióxido de carbono y el vapor de agua ). La masa original del material inflamable más la masa del oxígeno consumido (del aire circundante) es igual a la masa de los productos de la combustión (cenizas, agua, dióxido de carbono y otros gases). Algunos metales ganan masa al quemarse, lo que respalda esta idea (ya que estas reacciones químicas capturan átomos de oxígeno en compuestos sólidos en lugar de agua gaseosa). [ 1 ]

Definiciones

Históricamente, inflamable , combustible y combustible significaban capaz de arder . [ 2 ] La palabra "inflamable" llegó a través del francés del latín inflammāre = "prender fuego a", donde la preposición latina "in-" [ 3 ] significa "en" como en "adoctrinar", en lugar de "no" como en "invisible" e "inelegible".

La palabra inflammable puede pensarse erróneamente que significa no inflamable. [ 4 ] El uso erróneo de la palabra inflammable es un riesgo significativo para la seguridad . Por lo tanto, desde la década de 1950, los esfuerzos por usar flammable en lugar de inflammable fueron aceptados por los lingüistas, y ahora es el estándar aceptado en el inglés americano y el inglés británico. [ 5 ] [ 6 ] Los antónimos de flammable o inflammable incluyen: non-flammable , non-inflammable , incombustible , non-combustible , not flammable y fireproof .

El término inflamable se aplica a los materiales combustibles que se encienden fácilmente y, por lo tanto, son más peligrosos y están sujetos a una regulación más estricta. Los materiales que se encienden con menos facilidad y arden con menor intensidad son combustibles . Por ejemplo, en Estados Unidos, los líquidos inflamables , por definición, tienen un punto de inflamación inferior a 38 °C (100 °F) . Los líquidos combustibles tienen un punto de inflamación superior a 38 °C (100 °F) . Los sólidos inflamables son sólidos que se queman fácilmente y que pueden provocar o contribuir a un incendio por fricción. Los sólidos que se queman fácilmente son sustancias en polvo , granulares o pastosas que se encienden fácilmente con un breve contacto con una fuente de ignición, como una cerilla encendida, y propagan la llama rápidamente. [ 7 ] Las definiciones técnicas varían entre países, por lo que las Naciones Unidas crearon el Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos , que define la temperatura del punto de inflamación de los líquidos inflamables entre 0 y 140 °F (60 °C) y la de los líquidos combustibles entre 140 °F (60 °C) y 200 °F (93 °C) . [ 7 ]          

Inflamabilidad

La inflamabilidad es la facilidad con la que una sustancia combustible puede encenderse, provocando un incendio , combustión o explosión. El grado de dificultad necesario para provocar la combustión de una sustancia se cuantifica mediante pruebas de fuego . Existen diversos protocolos de prueba para cuantificar la inflamabilidad. Las clasificaciones obtenidas se utilizan en códigos de construcción , requisitos de seguros , códigos contra incendios y otras normativas que rigen el uso de materiales de construcción, así como el almacenamiento y la manipulación de sustancias altamente inflamables. Esto incluye el interior y el exterior de las estructuras, así como el transporte terrestre y aéreo. Por ejemplo, cambiar el uso de un edificio modificando la inflamabilidad de su contenido requiere que el propietario solicite un permiso de construcción para garantizar que el diseño general de protección contra incendios de la instalación tenga en cuenta dicho cambio.

Clasificación de la inflamabilidad

El Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos utiliza un sistema de cuatro categorías para clasificar los líquidos inflamables según su punto de inflamación y ebullición. [ 8 ] [ 9 ] Este sistema se utiliza internacionalmente para evaluar y clasificar sustancias en aplicaciones industriales, lugares de trabajo y productos distribuidos a los consumidores.

Antes de 2012, la clasificación de líquidos inflamables y combustibles de OSHA en la regulación CFR 1910.106 era casi idéntica al Código de líquidos inflamables y combustibles de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) , NFPA 30. [ a ] ​​[ 10 ] Si bien ya no se utiliza para regulaciones ocupacionales, las definiciones de NFPA 30 todavía se utilizan comúnmente en códigos de incendios y códigos y estándares de NFPA.

Existen otros sistemas de clasificación de líquidos inflamables para aplicaciones más especializadas, como la norma NFPA 704 , que utiliza cinco categorías. Esta norma está diseñada para que los trabajadores de emergencia comprendan el peligro que representa una sustancia durante una emergencia, como un derrame. [ 11 ] Además del GHS, las clasificaciones de inflamabilidad se incorporan en varios sistemas diseñados para comunicar los peligros físicos y para la salud en los lugares de trabajo; como el Sistema de Identificación de Materiales Peligrosos (HMIS) de la Asociación Americana de Recubrimientos. [ 12 ]

Ejemplos de sustancias inflamables

Las sustancias inflamables incluyen, entre otras:

Ejemplos de sustancias no inflamables

Inflamabilidad de los muebles

La inflamabilidad de los muebles es motivo de preocupación, ya que los accidentes con cigarrillos y velas pueden provocar incendios domésticos. En 1975, California comenzó a implementar el Boletín Técnico 117 (TB 117), que exigía que materiales como la espuma de poliuretano utilizada para rellenar muebles pudieran resistir una pequeña llama abierta, equivalente a una vela, durante al menos 12 segundos. [ 13 ] En la espuma de poliuretano, los fabricantes de muebles suelen cumplir con el TB 117 mediante la adición de retardantes de llama orgánicos halogenados . Ningún otro estado de EE. UU. tenía estándares similares. California tenía un mercado tan grande que los fabricantes cumplen con el TB 117 en los productos que distribuyen en todo Estados Unidos. La proliferación de retardantes de llama, especialmente los retardantes de llama orgánicos halogenados, en los muebles de todo Estados Unidos está estrechamente relacionada con la TB 117. Cuando se hizo evidente que la relación riesgo-beneficio de este enfoque era desfavorable y que la industria había utilizado documentación falsificada (véase, por ejemplo, David Heimbach ) para el uso de retardantes de llama, California modificó la TB 117 para exigir que la tela que cubre los muebles tapizados superara una prueba de combustión lenta que sustituyó a la prueba de llama abierta . [ 14 ] El gobernador Jerry Brown firmó la TB117-2013 modificada, que entró en vigor en 2014. [ 15 ]

Inflamabilidad de los tejidos

Los textiles ligeros con superficies porosas son los tejidos más inflamables. [ 16 ] La lana es menos inflamable que el algodón, el lino, la seda o la viscosa ( rayón ). [ 16 ] [ 17 ] El poliéster y el nailon resisten la ignición y se funden en lugar de incendiarse. [ 16 ] [ 17 ] El acrílico es la fibra sintética más inflamable. [ 16 ]

Pruebas

Se puede realizar una prueba de fuego para determinar el grado de inflamabilidad. Las normas de prueba utilizadas para realizar esta determinación incluyen, entre otras, las siguientes:

Combustibilidad

La combustibilidad es una medida de la facilidad con la que una sustancia se incendia, ya sea por fuego o combustión . Esta es una propiedad importante a considerar cuando una sustancia se utiliza en la construcción o se almacena. También es importante en procesos que generan sustancias combustibles como subproducto . Generalmente se requieren precauciones especiales para las sustancias fácilmente combustibles. Estas medidas pueden incluir la instalación de rociadores contra incendios o el almacenamiento lejos de posibles fuentes de ignición.

En construcciones donde se requiere reducir el riesgo de incendio, como edificios de apartamentos, casas u oficinas, se pueden seleccionar sustancias con baja combustibilidad. El uso de materiales combustibles aumenta la probabilidad de incendios y muertes. Se prefieren las sustancias resistentes al fuego para materiales de construcción y mobiliario.

Material no combustible

Un material no combustible [ 19 ] es una sustancia que no se enciende, arde, mantiene la combustión ni libera vapores inflamables al ser expuesta al fuego o al calor. Cualquier sustancia sólida que cumpla con cualquiera de los dos conjuntos de criterios de aprobación, enumerados en la Sección 8 de ASTM E 136, cuando la sustancia se prueba de acuerdo con el procedimiento especificado en ASTM E 136, se considera no combustible. [ 20 ]

polvo combustible

Varios procesos industriales producen polvo combustible como subproducto. El más común es el polvo de madera . La OSHA ha definido el polvo combustible como: un material sólido compuesto de partículas o piezas distintas, independientemente de su tamaño, forma o composición química, que presenta un riesgo de incendio o deflagración cuando se encuentra suspendido en el aire u otro medio oxidante en un rango de concentraciones. [ 21 ] Además de la madera, los polvos combustibles incluyen metales , específicamente magnesio, titanio y aluminio, así como otros polvos a base de carbono. [ 21 ] Existen al menos 140 sustancias conocidas que producen polvo combustible. [ 22 ] : 38 [ 23 ] Si bien las partículas en un polvo combustible pueden ser de cualquier tamaño, normalmente tienen un diámetro inferior a 420 μm . [ 21 ] [ b ] A partir de 2012 , la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de los Estados Unidos aún no ha adoptado un conjunto integral de reglas sobre polvo combustible. [ 24 ]

Cuando se encuentran suspendidas en el aire (o en cualquier ambiente oxidante), las partículas finas de polvo combustible presentan un potencial de explosión. El polvo acumulado, incluso cuando no está suspendido en el aire, sigue siendo un riesgo de incendio. La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (EE. UU.) aborda específicamente la prevención de incendios y explosiones de polvo en instalaciones agrícolas y de productos alimenticios en la sección 61 del Código NFPA, [ 25 ] y en otras industrias en las secciones 651–664 del Código NFPA. [ c ] Los colectores diseñados para reducir el polvo en suspensión representan más del 40 por ciento de todas las explosiones de polvo. [ 26 ] Otros procesos importantes son la molienda y pulverización , el transporte de polvos, el llenado de silos y contenedores (que produce polvo) y la mezcla y combinación de polvos. [ 27 ]

La investigación de 200 explosiones e incendios de polvo, entre 1980 y 2005, indicó aproximadamente 100 muertes y 600 lesiones . [ 22 ] : 105–106 En enero de 2003, una explosión e incendio de polvo de polietileno en la planta de West Pharmaceutical Services en Kinston, Carolina del Norte, resultó en la muerte de seis trabajadores y lesiones a otros 38. [ 22 ] : 104 En febrero de 2008, una explosión de polvo de azúcar ocurrió en la planta de Imperial Sugar Company en Port Wentworth, Georgia , [ 28 ] resultando en trece muertes. [ 29 ]

Características

Un armario negro con la etiqueta "Inflamable, mantener alejado del fuego".
Un armario abierto con grandes botellas marrones en su interior.
Un armario para almacenar materiales inflamables, mostrado cerrado y abierto. El diseño del armario impide que un incendio en su interior se propague al exterior.

punto de inflamabilidad

El punto de inflamación de un material es una medida de la facilidad con la que se inflama el vapor del material al evaporarse en la atmósfera . Se define como la temperatura más baja del material necesaria para que los aceites combustibles presentes en él comiencen a desprender vapores inflamables en una cantidad suficiente para producir un destello de fuego al ser encendidos por una fuente externa. [ 30 ] Un punto de inflamación más bajo indica una mayor inflamabilidad. Los materiales con puntos de inflamación inferiores a 100 °F (38 °C ) están regulados en Estados Unidos por la OSHA como posibles riesgos laborales .  

Punto de llama

El punto de ignición de un material es un valor de temperatura a la cual se puede mantener una llama sostenida en el material una vez encendido por una fuente externa. [ 30 ] Una vez que se alcanza el punto de ignición de un material, este produce suficientes vapores o aceites combustibles para mantener una combustión continua.

Rango de inflamabilidad o explosividad

El límite inferior de inflamabilidad o límite inferior de explosividad (LFL/LEL) representa la concentración más baja de vapor de aire a combustible necesaria para que se produzca la combustión al encenderse por una fuente externa, para cualquier sustancia química. [ 31 ] Cualquier concentración inferior a esta no podría producir una llama ni dar lugar a la combustión. El límite superior de inflamabilidad o límite superior de explosividad (UFL/UEL) representa la concentración más alta de vapor de aire a combustible a la que puede producirse la combustión al encenderse por una fuente externa. [ 31 ] Cualquier mezcla de combustible y aire superior a esta sería demasiado concentrada para dar lugar a la combustión. Los valores que existen entre estos dos límites representan el rango de inflamabilidad o explosividad. Dentro de este umbral, dada una fuente de ignición externa, es probable que se produzca la combustión del combustible en particular.

Presión de vapor

La presión de vapor de un líquido es una medida de cuánto tiende a concentrarse el vapor del líquido en la atmósfera circundante a medida que el líquido se evapora. [ 32 ] La presión de vapor es un determinante importante del punto de inflamación y del punto de llama, de modo que presiones de vapor más altas dan lugar a puntos de inflamación más bajos y a índices de inflamabilidad más altos.

Códigos

El Consejo Internacional de Códigos (ICC) desarrolló los requisitos del código contra incendios para brindar la protección adecuada a un edificio y sus ocupantes. [ 33 ] Estos códigos especifican el índice de combustibilidad de los materiales, los requisitos de entrada y salida, los requisitos de protección activa contra incendios y muchos otros aspectos. En Estados Unidos, otras agencias también han desarrollado códigos de construcción que especifican índices de combustibilidad. Cumplir con los requisitos de estos códigos contra incendios es fundamental para edificios con alta ocupación.

El código contra incendios suele exigir un armario para líquidos inflamables.

En los edificios existentes, los códigos contra incendios se centran en mantener la ocupación original. En otras palabras, si una parte de un edificio fue diseñada como apartamento , no se podría llenar repentinamente con líquidos inflamables y convertirla en un depósito de gas. La carga de fuego y la generación de humo en ese apartamento serían tan enormes que sobrecargarían los sistemas de protección contra incendios , tanto activos como pasivos, del edificio. El manejo y uso de sustancias inflamables dentro de un edificio está sujeto al código contra incendios local, cuya aplicación corre a cargo del inspector de prevención de incendios local.

Relevancia del servicio de bomberos

Comprender la combustibilidad y la inflamabilidad es importante para las operaciones de los servicios de bomberos. Los materiales inflamables, como la gasolina, producen vapores que pueden encenderse a bajas temperaturas. Esto puede contribuir a la rápida propagación del fuego, incluso a lugares remotos. [ 34 ] Los materiales combustibles, como la madera, requieren una temperatura más alta para encenderse, pero arden durante más tiempo una vez que alcanzan esa temperatura. [ 35 ]

Para los bomberos es fundamental conocer los materiales presentes en un edificio. Saber si un material es inflamable o combustible les ayuda a predecir el comportamiento del fuego y su posible propagación. Los edificios con líquidos o gases inflamables presentan un mayor riesgo de incendio de rápida propagación y con alta intensidad de calor desde el principio. Los edificios que almacenan materiales combustibles pueden tener una menor velocidad de propagación, pero pueden mantener el fuego durante más tiempo. [ 36 ]

Existen muchos factores que influyen en la combustión de los materiales. La humedad, la superficie y la ventilación del área son algunos de ellos, así como los puntos de inflamación y las temperaturas de ignición. Contar con información como el punto de inflamación y si un material es inflamable o combustible ayuda a los bomberos a predecir el comportamiento del fuego y a utilizar los métodos de extinción adecuados. Esto aumenta la seguridad general en el lugar del incidente. [ 37 ]

Pruebas de fuego

Diversos países cuentan con pruebas para determinar la incombustibilidad de los materiales. La mayoría consiste en calentar una cantidad específica de la muestra durante un tiempo determinado. Generalmente, el material no debe permitir la combustión ni perder más de una cantidad de masa especificada. Como regla general, el hormigón, el acero y la cerámica —es decir, las sustancias inorgánicas— superan estas pruebas. Los códigos de construcción los incluyen como aptos y, en ocasiones, exigen su uso en ciertas aplicaciones. En Canadá , por ejemplo, los muros cortafuegos deben ser de hormigón .

Categorización de materiales de construcción

Los materiales pueden someterse a pruebas para determinar su grado de inflamabilidad y combustibilidad de acuerdo con la norma alemana DIN 4102. La norma DIN 4102, al igual que su equivalente británica BS 476, incluye pruebas para sistemas de protección pasiva contra incendios , así como para algunos de sus materiales constituyentes.

Las siguientes son las categorías en orden de grado de combustibilidad e inflamabilidad:

Una norma industrial más reciente es la europea EN 13501-1 - Clasificación de resistencia al fuego de productos de construcción y elementos constructivos - que sustituye aproximadamente A2 por A2/B, B1 por C, B2 por D/E y B3 por F.

Los materiales con clasificación B3 o F no se pueden utilizar en la construcción a menos que se combinen con otro material que reduzca la inflamabilidad de dichos materiales.

Véase también

  • Material explosivo , sustancia reactiva que contiene una gran cantidad de energía potencial capaz de producir una explosión.
  • Prueba de fuego , método para determinar si los productos de protección contra incendios cumplen con los criterios mínimos de rendimiento.
  • Protección contra incendios , cualquier medida para prevenir o limitar los daños causados ​​por el fuego.
  • Límite de inflamabilidad : combustión dentro de límites inferiores y superiores bien definidos.
  • Partícula ultrafina , materia particulada de menos de 100 nm de diámetro.

Notas

  1. ↑ Las regulaciones de OSHA excluyeron los líquidos con un punto de inflamación superior a 200 °F (93 °C), (Clase III-B), señalando específicamente que cualquier referencia a "líquidos de Clase III" debía entenderse como una descripción únicamente de los líquidos de Clase III-A.
  2. ↑ Es decir, pueden pasar a través de un tamiz estándar estadounidense n.° 40.
  3. ↑ Por ejemplo, NFPA 651 (aluminio), NFPA 652 (magnesio), NFPA 655 (azufre).

Referencias

  1. ↑ "Conservación de la masa" . Britannica .
  2. ↑ inflamable, a. (n.) 1. combustible a. y n. 1. Oxford English Dictionary . 2.ª ed. 2009. CD-rom.
  3. ↑ "inflamable", The American Heritage Dictionary of the English Language , 5.ª ed. Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. 2014. Consultado el 11/03/2015.
  4. ↑ Sherk, Bill. "fireproof", 500 Years of New Words . Toronto: Dundurn, 2004. 96. Impreso.
  5. ↑ Garner, Bryan A., Garner's Modern American Usage . 3.ª ed. Nueva York: Oxford UP, 2009. 357. Impreso.
  6. ↑ "inflamable" . Inflamable vs. Inflammable . Merriam Webster.
  7. 1 2 "Guía del Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (SGA)" . Administración de Seguridad y Salud Ocupacional . Departamento de Trabajo de los Estados Unidos. 2006. Archivado del original el 2 de julio de 2007. Consultado el 12 de marzo de 2015 .
  8. ↑ Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (2019). «Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (SGA) - Octava Edición» (PDF) . unece.org . Naciones Unidas. pág. 73. Consultado el 21 de noviembre de 2024 . 
  9. ↑ 29 CFR 1910.106(a)(19)
  10. ↑ Administración Nacional de Archivos y Registros. Código de Regulaciones Federales: Normas de Seguridad y Salud Ocupacional, 29 CFR §1910.106 - Líquidos inflamables y combustibles (1994)
  11. ↑ "NFPA 704: Sistema estándar para la identificación de los peligros de los materiales en respuesta a emergencias" . 2022.
  12. ↑ "Presentación de muestra de capacitación sobre HMIS" (PDF) . Asociación Americana de Recubrimientos.
  13. ↑ Departamento de Asuntos del Consumidor de California, Oficina de Muebles para el Hogar (marzo de 2000). «Boletín Técnico 117: Requisitos, procedimiento de prueba y aparato para probar la resistencia a la llama del relleno elástico» (PDF) (Informe). págs. 1–8 . Archivado del original (PDF) el 11 de junio de 2014. Recuperado el 4 de noviembre de 2014 . 
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  15. ↑ "Cambio en la ley de California desata debate sobre el uso de retardantes de llama en muebles" . PBS Newshour. 1 de enero de 2014. Archivado del original el 2 de noviembre de 2014. Consultado el 1 de noviembre de 2014 .
  16. 1 2 3 4 "Guía de la industria sobre la inflamabilidad de los productos textiles" . Gobierno de Canadá.
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  18. ↑ "Métodos estándar NFPA 701 de ensayos de fuego para la propagación de la llama en textiles y películas" . NFPA.
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  20. ↑ "Método de prueba estándar para evaluar la combustibilidad de materiales utilizando un horno de tubo vertical a 750 °C" . ASTM International . 10 de octubre de 2022. Consultado el 10 de abril de 2023 .
  21. 1 2 3 "Guía de comunicación de riesgos para polvos combustibles" . Administración de Seguridad y Salud Ocupacional . Consultado el 10 de abril de 2023 .
  22. 1 2 3 Informe de investigación n.° 2006-H-1, Estudio de riesgos de polvo combustible (PDF) , Washington, DC: Junta de Investigación de Seguridad Química y Riesgos de EE. UU., 17 de noviembre de 2006, OCLC 246682805 , archivado del original (PDF) el 21 de diciembre de 2016 , consultado el 21 de agosto de 2017. 
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  28. ↑ El director ejecutivo, John C. Sheptor, dijo que la causa probable de la explosión fue la acumulación de polvo de azúcar en las áreas de almacenamiento, que pudo haberse encendido por electricidad estática o una chispa. Dewan, Shaila (9 de febrero de 2008). "Se pierden vidas y el pilar de una comunidad de Georgia" . The New York Times . Consultado el 7 de mayo de 2012 .
  29. ↑ Chapman, Dan (13 de abril de 2008). "Refinería de azúcar cerca de Savannah decidida a reconstruir" . The Atlanta Journal-Constitution . Archivado del original el 29 de junio de 2011. Recuperado el 7 de mayo de 2012 .
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  • "Polvo combustible: Incendios y explosiones relacionados con la agricultura aumentan, pero son prevenibles". División de Seguridad y Salud Ocupacional, Departamento de Trabajo de Carolina del Norte.
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