ENERGIAS RENOVABLES

1. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
1
EVALUACIÓN DE NIVELES DE CONTAMINACIÓN EN INTERIORES DE
SO2, CO, CO2 y PM2.5 EMITIDOS POR MECHERO A DIESEL Y POR
FOGONES TRADICIONALES
Angel Verástegui Gubler – angel.verastegui@giz.de
angel.verastegui@gmail.com
Verónica Jesús Pilco Mamani – veronica.pilco@giz.de
verónica_pilcom@hotmail.com
Proyecto Energía Desarrollo y Vida de la Cooperación Alemana en el Perú
Resumen
El presente trabajo de investigación muestra los altos niveles de concentración de contaminantes intradomiciliarios
producidos por la combustión ineficiente de dispositivos tradicionales para iluminación y cocción.
Las pruebas experimentales muestran la presencia de altos niveles de dióxido de azufre (SO2) en las emisiones del
proceso de combustión de madera utilizada en fogones tradicionales. De otro lado al evaluar un mechero a diésel con
mecha de algodón se ha evidenciado también altos niveles de concentración de SO2 y PM 2.5 principalmente, durante su
funcionamiento y después de dos horas de apagar la fuente contaminante.
Los resultados encontrados hacen concluir que un mechero a diésel contamina casi lo mismo que un fogón tradicional
al menos una hora cada día para el 20% de la población mundial que aun utilizan estos dispositivos tradicionales. En
este trabajo se muestra la primera evidencia de la realidad rural en el Perú, donde hay la necesidad simultanea de
energía moderna para la iluminación y cocción.
Palabras – Clave: Mechero a diésel, Dióxido de azufre, Material particulado, Polución intradomiciliaria,
1. INTRODUCCIÓN
A nivel mundial existen aproximadamente 1.400 millones de personas sin acceso a la energía eléctrica (OCDE,
2010). De éstas, se estima que 500 millones de personas todavía utilizan combustibles fósiles, entre ellos el querosene,
para producir luz (Lam et al. 2012).
En el Perú, cerca de tres millones de personas no tienen acceso a la energía eléctrica (MEM, 2013). A diferencia
de otros países, en el Perú no existen muchas personas utilizando mecheros con kerosene porque este tipo de
combustible ha sido prohibido su distribución por ley desde 2010, ya que se utilizaba en la producción de drogas
ilegales (narcótico). Sin embargo, hay muchas familias en las zonas rurales de la selva principalmente que han
sustituido el querosene por el diésel, utilizando así mecheros con este tipo de combustible.
Además, casi todas las familias que utilizan mecheros cocinan en fogones o cocinas tradicionales. El impacto
negativo de estas cocinas en tiempos de exposición ha sido investigado (Fullerton, et.al 2008; Smith, et.al 2004). Sin
embargo, no hay evidencia acerca de la exposición simultánea a ambos contaminantes en interiores.
El humo de la combustión de diésel contiene gran cantidad de componentes químicos como el gas o emisiones de
partículas ultrafinas (partículas, carbono negro, etc). Productos resultantes de estas emisiones son dióxido de carbono
CO2, monóxido de carbono CO, dióxido de azufre SO2 y óxidos de nitrógeno NOx (Morawska, et.al 2004). La Agencia
Internacional para la Investigación sobre el Cáncer que forma parte de la Organización Mundial de la Salud (OMS,
2012) clasificó el humo del diésel como cancerígeno para los humanos. Además, hay alguna evidencia de que la
contaminación en interiores procedentes de mecheros o lámparas a base de combustibles pueden tener correlación con
catarata y la tuberculosis, pero esto requiere más estudio (Mills, 2012).
Este trabajo tiene como objetivo estudiar los niveles de contaminación a la exposición de los gases producidos por
mecheros a diésel (MD), y los niveles de su uso simultáneo con fogones tradicionales a leña. La primera investigación
es descubrir si el uso de MD resulta en niveles de exposición peligrosos como los que producen con las cocinas
tradicionales, principalmente en concentración de material particulado (PM2.5) y monóxido de carbono (CO).
Además, se ensayó si los niveles de concentración del dióxido de azufre (SO2) son superiores a los límites
permisibles recomendadas por la Organización Mundial de la Salud (OMS). El enfoque en el dióxido de azufre

2. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
2
responde a la relación con el elevado nivel de azufre que el diésel peruano tiene, uno de los más altos de América
Latina.
Figura 1: Niveles de azufre en Diésel: Global Status (UNEP, 2012)
2. METODOLOGÍA, INSTRUMENTOS Y PROCEDIMIENTOS
Dos mecheros a diésel (MD) con diferentes tipos de mecha (Tipo A: algodón y Tipo B: ropa vieja) se obtuvieron
de los hogares de dos ciudades diferentes: San Juan de Abiseo y Mamallaque (provincias de San Martín y Amazonas,
respectivamente) las cuales se utilizaron como fuentes contaminantes.
Se realizó pruebas de niveles de concentración de contaminantes intradomiciliarios registrando: PM2.5, CO, SO2 y
CO2, que resulta de la quema del combustible diésel utilizado como combustible en los mecheros. Se eligió el mechero
más contaminante para el análisis de resultados.
El equipo utilizado para la medición de PM2.5 y CO fue el medidor IAP de Aprovecho con resolución de 0-60,000
mg / m3
(con dispersión de láser infrarrojo) y 0-1.000 ppm (celda electroquímica), respectivamente. Para medir el SO2 y
CO2 se utilizó el medidor Aeroqual con resoluciones de 0-15 ppm (Gas Sensible Electroquímica – Sensor GSE) y 0-
5.000 ppm (no dispersivo Infra Red - Sensor NDIR) respectivamente. Ambos dispositivos fueron calibrados antes de
realizar las mediciones.
El equipo pertenece al laboratorio de certificaciones cocinas mejoradas del SENCICO en Lima, donde se
realizaron las pruebas. La ubicación de los equipos de medición se realizó siguiendo los protocolos convencionales para
evaluar cocinas (www.sencico.gob.pe/gin/cocinasmejoradas/Reglamento.pdf).
El ambiente elegido tenía una tasa de ventilación de 4,29 h-1
, que se determinó con la ventana y puerta cerrada,
según lo recomendado por el nuevo protocolo para la IWA (International Workshop Agreement, GACC 2012) en
cocinas mejoradas.
Durante los ensayos para cada tipo de prueba, se estandarizo algunas variables, tales como:
 Se realizó una medición de background de 30 min (contaminación ambiental), de todos los gases de prueba
para establecer una línea base de las concentración de contaminantes existentes en la habitación.
 Duración de la prueba de MD; ambos tipos de mecheros A y B se evaluaron durante 3,5 horas de tiempo de
combustión cada día, durante 3 días consecutivos en horarios similares (D1-D6 para los días 1 hasta el 6);
 Del mismo modo, durante los días D7-D9 (días 7 al 9), se evaluó la exposición de los niveles del fogón
tradicional, solamente durante las mañanas, y, por las tardes, en simultáneo el fogón tradicional y el mechero
más contaminante en este caso el modelo A. La duración de ambas pruebas fue de 1 hora;

3. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
3
 Después de apagar las fuentes contaminantes, los equipos de medición permanecieron prendidos aun durante
dos horas para evaluar la velocidad de dispersión de los contaminantes
 Infraestructura; los registros de concentración de contaminantes producidos por las fuentes se realizaron en el
interior de un recinto de prueba (ambiente de adobe de 3 m x 2,5 m y 2,5 m de altura, con cobertura liviana, sin
cielo raso), con vanos – puerta y ventana - cerrados. Imitando a una casa rural donde utilizan este tipo de
artefactos rústicos para iluminar y cocinar.
 Mismas características de diésel y leña para todas las pruebas ha sido estandarizada para las pruebas del fogón
tradicional con respecto a la humedad, el tipo de madera y origen;
 Técnico evaluador; La misma persona para todas las pruebas con experiencia previa en protocolos de
evaluación de cocinas, y
 Nivel constante de la luz emitida por los mecheros; el nivel de iluminación se mantuvo lo más uniforme
posible durante las pruebas, por lo que el técnico evaluador maniobraba la mecha en frecuencia de 15 minutos
durante las pruebas.
 Para controlar las variables ambientales que podrían influir en los resultados de las pruebas, se utilizó la
estación meteorológica Davis Vantage Pro. Este equipo registro valores de temperatura interior de la
habitación (°C), humedad relativa (%), velocidad del viento (m / s) y radiación solar (W / m2
). Las condiciones
ambientales durante los días de ensayo se encuentran dentro del margen de error comparativo, para el análisis
de resultados.
Tabla 1: Valores promedios de las variables ambientales durante los días de evaluación.
Variables/ promedios D1-D3 D4-D6 D7-D9
Temperatura interna
(°C)
32.9 ± 0.4 32.5 ± 1 41.9 ± 1.8
Humedad relativa
(%)
56 ± 0.6 54.7 ± 2.1 42.7 ± 2.0
Velocidad de viento
(m/s)
1.2 ± 0.3 1.3 ± 0.1 1.2 ± 0.2
Radiación solar
(W/m2) 578.9 ± 53.9 593.3 ± 56.5 476.4 ± 49.5
Los resultados en las concentraciones de los niveles de los gases contaminantes emitidos por los dispositivos
tradicionales son comparados con los niveles permisibles de exposición recomendados por la OMS (PM2.5, SO2 y CO) y
por la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA, caso CO2), respectivamente. Estos niveles se
exponen en la Tab. 2.
Tabla 2: Referencia de valores límites permisibles de los principales contaminantes emitidos por los
dispositivos tradicionales para iluminar y cocinar
Contaminante Tiempo de exposición Nivel recomendado Institución
SO2
10 minutos 0.17 ppm
Organización Mundial de la
Salud - OMS
24 horas 0.007 ppm OMS
PM2.5
24 horas 25 µg/m3
OMS
365 días 10 µg/m3
OMS

4. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
4
Contaminante Tiempo de exposición Nivel recomendado Institución
CO
30 minutos 50 ppm OMS
1 horas 25 ppm OMS
CO2
15 minutos 30,000 ppm
Occupational Safety and
Health Administration -
OSHA
8 horas 1,000 ppm OSHA
3. RESULTADOS
El tipo mechero A mostró en todas las pruebas la más alta concentración de gases contaminantes al interior del
ambiente de evaluación. Así mismo este tipo de mechero mostró mayor consumo de combustible durante la prueba (3.5
horas) en promedio 101 g de diésel frente a 55 g del mechero tipo B.
Todos los resultados que se analizarán a continuación son lo producidos en pruebas realizadas por el mechero tipo A.
Los niveles promedio de PM2.5 del mechero más contaminante (A) fue alrededor de 10.435 mg / m3
con picos de casi
30.000 mg / m3
.
La Fig. 2 muestra los niveles de concentración de PM2.5 y el promedio del mechero A para los tres días de medición.
Figura 2: Niveles de concentración de PM2.5 para el mechero A en los D1-D3
La concentración de material particulado PM2.5 alcanza aproximadamente el 60% de los niveles emitidos por un
fogón tradicional. Los niveles de contaminación encontrados durante la medición de ambos dispositivos tradicionales en
promedio fue de 14 841 mg / m3
y picos cerca de 35 000 mg / m3
. Los niveles de concentración de PM2.5 para el
mechero A y el fogón tradicional en los días D7-D9 y su promedio se puede ver en la fig. 3.

5. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
5
Figura 3: Niveles de concentración de PM2.5 para el mechero tipo A y el fogón tradicional en D7-D9
De otro lado se observa que los niveles de concentración de SO2 emitido por el mechero A, después de los
primeros 10 minutos de quema en promedio es de 1,1 ppm, superando hasta siete veces el límite permitido por la OMS
(0,17 ppm), llegando incluso a picos de más de 3 ppm. La Fig. 4 muestra los niveles de exposición de SO2 tomadas en
los días D1-D3 y su media.
Figura 4: Niveles de concentración de SO2 para el mechero A en los días D1-D3
Los niveles de concentración de CO y CO2, fue en promedio 4.8 ppm y 136,4 ppm respectivamente para el caso
del mechero A. Ambos mecheros no mostraron niveles riesgosos de exposición. Las curvas para ambos gases emitidos
por el mechero A en los días D1-D3 se muestran en la fig. 5 y 6.
Figura 5: Niveles de concentración de CO para el mechero A en los días D1-D3

6. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
6
Figura 6: Niveles de concentración de CO2 para el mechero A en los días D1-D3
Los niveles de CO y CO2 únicamente con el fogón tradicional como fuente contaminante muestran niveles altos
para el CO (379 ppm en promedio) y aceptable para el CO2 (1.464 ppm en promedio).
Sin embargo, el uso del mechero A simultáneamente con el fogón tradicional en cuanto a los niveles de
concentración de PM2.5 se mostró un promedio de 19 285 mg / m3
(con picos de más de 43.000 mg / m3
) con un
incremento del 30% de los valores con un fogón tradicional como único contaminante. La evolución de los niveles de
concentración de PM2.5 en los días D7-D9 con ambas fuentes contaminantes se observa en la fig. 7.
Figura 7: Niveles de concentración de PM2.5 para el mechero A con el fogón tradicional en los días D7- D9
Un resultado inesperado que se observó en las pruebas de fogón tradicional, como única fuente de contaminación,
es que se alcanzó niveles de dióxido de azufre SO2 muy por encima de los valores permitidos por varias instituciones
reguladoras como la OMS. De otro lado el SO2 no es un gas que se cuenta en la validación de cocinas actualmente.
La intensidad de estas concentraciones son altas que incluso superan los niveles máximos permitidos de los
instrumentos utilizados (> 15 ppm), por lo tanto, la concentración de ambas fuentes de contaminación no pudo ser
registrada de forma completa durante las pruebas. Debido a que solo el mechero emitía en promedio 14 ppm y el fogón
tradicional en promedio 11.52 ppm.
La evolución interrumpida de SO2 en los días D7-D9 para el caso de la contaminación simultánea se observa en la fig. 8

7. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
7
Figura 8: Los niveles de concentración de SO2 para el mechero A y el fogón tradicional en los días D7-D9
Se pudo observar velocidades de emisión de SO2 de 0,5 ppm / min y 1,5 ppm / min, solo con el mechero A y de
ésta con el fogón tradicional respectivamente. Además una hora después de haber apagado ambas fuentes
contaminantes, aún existían niveles altos de SO2 según lo recomendado por la OMS.
Esto puede observarse en la imagen ampliada de la anterior figura, ver Fig. 9.
Figura 9: Niveles de exposición de SO2 después de apagar las dos fuentes de contaminación en D7-D9
4. CONCLUSIONES
Los niveles de concentración de CO hallados en este estudio muestran que el mechero evaluado es menos
contaminante que los fogones tradicionales. Sin embargo, la concentración de material particulado PM2.5 alcanza
aproximadamente el 60% de los niveles emitidos por un fogón tradicional. Esto podría ser un problema grave, ya que
los dispositivos tradicionales exceden los límites permitido de exposición recomendados por la OMS, considerando
además que en las zonas rurales suelen usar en forma simultánea.
En cuanto a concentración de SO2, ambos mecheros evaluados exceden durante todo el proceso de registro, los
niveles de concentración recomendada para la OMS, para un periodo de 10 minutos. No hay un valor para el tiempo de
exposición de una hora, pero se infiere que sería inferior a los permitidos para 10 minutos.
Resultados inesperados fueron las emisiones de SO2 del fogón tradicional por encima de los niveles de
concentración recomendados (cuando quema solo y simultáneo con el mechero). Los valores de SO2 emitidos por los
dispositivos tradicionales superaron el rango de medición del instrumento en aproximadamente diez veces más de los
valores emitidos por el mechero.
Los niveles de emisión de CO2 son inferiores a los límites de exposición recomendados por OSHA.

8. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
8
5. RECOMENDACIONES
Este estudio invita a seguir investigando sobre la contaminación intradomiciliaria, teniendo en cuenta el dióxido de
azufre SO2 y sus implicaciones para la salud, ya sea a través de mecheros a diésel o cocinas tradicionales. Se
recomienda probar otros gases de combustión diésel como el dióxido de nitrógeno y evaluar sus implicaciones en los
resultados en la salud, comparando con los límites permisibles de la Guía de Calidad del Aire.
Además se sugiere que se recoja diversos tipos de mecheros de las zonas rurales y probarlas con la misma
metodología, ya que los resultados obtenidos no pueden generalizarse, debido a que el diseño y los tipos de combustible
utilizados son diferentes. Al lograr esto se sugiere realizar evaluaciones con muestras representativas de mecheros y
jugar con otras variables como los diferentes tipos de carburantes (mechas) ya que se ha observado que diferentes
variedades de mechas emiten cantidades más grandes o más pequeños de partículas finas.
Las pruebas realizadas han demostrado también la existencia de altos niveles de SO2, emitidos sólo por cocinas a
leña. Por esta razón, se sugiere considerar la medición de los niveles de SO2 durante la validación de cocinas mejoradas.
La prueba de laboratorio puede ser útil tener para tener referencia del potencial riesgo inherente de los dispositivos
tradicionales para iluminar y cocinar. Sin embargo para estimar los riesgos reales de los niveles de exposición sólo se
pueden medir en campo en condiciones reales considerado además la manipulación de los usuarios.
Se entiende que los altos niveles de exposición de contaminantes registrados (especialmente PM2.5 y SO2) implica
un riesgo para la salud de las personas que utilizan estos dispositivos tradicionales para la iluminación y la cocción en
sus hogares, las personas deben ser advertidos de utilizar estos dispositivos dentro de un ambiente cerrado..
Agradecimientos
El presente trabajo “Evaluación de niveles de contaminantes de SO2, CO, CO2 y PM 2.5 emitidos por mechero a diésel y
por fogón tradicional con leña” fue posible gracias al apoyo del laboratorio del SENCICO.
REFERENCIAS
Angel Verástegui G. Verónica Pilco, Symposium: UC Berkeley, April 10 – 12, 2014.
http://www.microenergysystems.tu-berlin.de/conference/wp-content/uploads/2014/06/MES-BREG-2014_Book-
of-Abstracts6.pdf
Apple, J., Vicente, R., Yarberry, A., Lohse, N., Mills, E., Jacobson,A. and Poppendieck, D. (2010), “Characterization of
particulate matter size distributions and indoor concentrations from kerosene and diesel lamps, Indoor Air”, 20,
399–41. Wiley Online Library.
Aprovecho Research Center, 2014, Disponible en:http://www.aprovecho.org/lab/index.php Consultado el 09 de marzo
del 2013.
Chalnick, A., & Billman, D. (1988). Unsupervised learning of correlational structure. Proceedings of the Tenth Annual
Conference of the Cognitive Science Society (pp. 510-516). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates.
D. Devakumar, S. Semple, D. Osrin, SK Yadav, OP Kurmi, NM Saville, B. Shrestha, DS Manandhar, A. Costello,
“Biomass fuel use and the exposure of children to particulate air pollution in southern Nepal” JG Ayres Environ.
Int 2014 May; 66 (100):. 79-87 doi: 10.1016 / j.envint.2014.01.011
Dutt, D., Srinivasa, D. K., Rotti, S. B., Sahai, A., & Konar, D. (1995). “Effect of indoor air pollution on the respiratory
system of women using different fuels for cooking in an urban slum of Pondicherry”. The National Medical
Journal of India,9(3), 113-117.
Fullerton, D. G., Bruce, N., & Gordon, S. B. (2008). Indoor air Pollution from Biomass fuel Smoke is a Major Health
Concern in the Developing World. Transactions of the Royal Society of Tropical Medicine and Hygiene, 102(9),
843-851.
GACC (2012), International Workshop Agreement, Global Alliance for Clean Cookstoves, an Initiative Led by the
United Nations Foundation. Washington, USA.

9. XXI Simposio Peruano de Energía Solar y del Ambiente (XXI- SPES), Piura, 10 -14.11.2014
9
Jacobson, A., Bond, T. C., Lam, N. L., & Hultman, N. (2013). Black Carbon and Kerosene Lighting: An Opportunity
for Rapid Action on Climate Change and Clean Energy for Development. The Brookings Institution, Washington,
DC (United States). Global Economy and Development.
Lam, N.L.; K.R. Smith; A. Gauthier; M.N. Bates (2012b) “Kerosene: A Review of Household Uses and Their Hazards
in Low- and Middle-Income Countries”.Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B: Critical
Reviews, 15(6), 396-432. Wiley Online Library.
Lam, N.L., Chen, Y., Weyant, C., Venkataraman, C., Sadavarte, P., Johnson, M.A., Smith, K.R., Brem, B.T., Arineitwe,
J., Ellis, J.E. andBond, T.C. (2012b) Household light makes global heat: high black carbon emissions from
kerosene wick lamps, Environ. Sci. Technol., 46, 13531–13538. Wiley Online Library.
MEM. (2011). Dirección General De Electrificación Rural del Ministerio de Energía y Minas, “Plan Nacional de
Electrificación Rural (PNER) 2012-202”, Lima - Perú.
http://dger.minem.gob.pe/ArchivosDger/PNER_2012-2021/PNER-2012-2021%20Texto.pdf. 17th April 2014.
Mills, E (2012) “Health Impacts of Fuel-based Lighting” Lumina Project Technical Report #10.
http://light.lbl.gov/pubs/tr/Lumina-TR10-healthimpacts.pdf. 13th August 2014.
MINAM (2013), Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología del Perú – SENAMHI:
http://elcomercio.pe/lima/sucesos/contaminacion-limaaumento-veces-anos_1-noticia-1674872, 17th February
2014.
Morawska, L., Moore, M. R., & Ristovski, Z. D. (2004). Health impacts of ultrafine particles: Desktop literature review
and analysis. Report to the Australian Department of the Environment and Heritage.
NTP 243: Ambientes cerrados: calidad del aire.
http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/201a300/ntp_243.pdf.
España. 08th April 2013.
NTP 549: El dióxido de carbono en la evaluación de la calidad del aire interior. España 2000.
http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Ficheros/501a600/ntp_549.pdf.
08th April 2013.
NTP 345: El control de la ventilación mediante gases trazadores. Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el
Trabajo. Ministerio de trabajo y asuntos sociales-España.
OECD (2010) - World Energy Outlook 2010.http://www.worldenergyoutlook.org/media/weo2010.pdf. 08th April
2013.
OMS (2005). Guías de calidad del aire relativas al material particulado, el ozono, el dióxido de nitrógeno y el dióxido
de azufre. Actualización mundial 2005.
http://whqlibdoc.who.int/hq/2006/WHO_SDE_PHE_OEH_06.02_spa.pdf. 16th April 2013.
Smith, K. R., Mehta, S., & Maeusezahl-Feuz, M. (2004). Indoor air pollution from household use of solid fuels.
Comparative quantification of health risks: global and regional burden of disease attributable to selected major risk
factors, 2, 1435-93.