Diagnóstico de Condiciones de Combustión y Emisiones Domiciliarias

DIAGNÓSTICO DE CONDICIONES DE COMBUSTIÓN Y EMISIONES DOMICILIARIAS

Resumen de Conclusiones Diagnóstico General Especialmente en invierno, las emisiones intradomiciliarias causadas por las calefacciones generan exposiciones a SO2 y NO2 que alcanzan o superan fácilmente las normas vigentes en Chile y los niveles recomendados por la OMS para el ambiente exterior. Debido a que las personas, especialmente los grupos más afectados como son los niños y los ancianos, están más tiempo dentro de las viviendas que al exterior sería más importante iniciar acciones para mejorar la calidad del aire al interior de las viviendas que en el exterior. Normas más rígidas para los equipos de combustión constituyen un paso importante pero no el más prioritario. La medida a corto plazo más imperativa es mejorar la calidad del kerosene y realizar acciones de información al consumidor.

Calidad de las viviendas • En la Región Metropolitana, mayoritariamente y en todos los estratos socio-económicos analizados en la encuesta, las viviendas demostraron ser construcciones sólidas con una aislación térmica relativamente buena. El 90% de las viviendas son de ladrillo (con estuco y sin) o de adobe y un 94% cuenta con ventanas relativamente herméticas.

Equipos de combustión • Las estufas catalíticas y de gas convencional son los equipos de calefacción más frecuentes en Santiago (50%). Las estufas a kerosén se utilizan en el 41% de las viviendas. Sólo el 6% de los entrevistados dispone de calefacción central. • En los estratos socioeconómico bajos, un 23% de las viviendas no dispone de calefon ni otra fuente para calentar agua. • Sólo un 3% de las viviendas cuenta con estufas que tienen un ducto para evacuar los gases de combustión al exterior.

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Combustibles utilizados • En los estratos medios y altos, la gran mayoría utiliza el mismo combustible para cocinar y calentar agua de baño (gas licuado, gas de ciudad o gas natural). • El combustible más frecuente para la cocina es lejos el gas licuado (74%). El gas suministrado por cañería se utiliza en un 26% de los hogares (gas natural (5%) y gas de cañería/ciudad (21%)). No se detectó la utilización de otro tipo de combustible. • El 55% de las viviendas no tiene y no tendrá en un futuro próximo una conexión a un sistema de gas por cañería. El 4% tendrá próximamente gas natural a través de cañería. • El kerosén se utiliza de forma masiva para calefaccionar las viviendas (41%), por las ventajas que este combustible ofrece (menor costo, facilidad de traslado y almacenamiento, posibilidad de adquirir pocas cantidades, etc.). • En sólo 1% de las viviendas se utiliza carbón o leña (estufa de doble cámara, chimenea) para calefaccionar por lo que es de poca importancia.

Contaminación intradomiciliaria • Estimaciones basadas en factores de emisión y modelos de dilución indican que las concentraciones de gases de combustión al interior de las viviendas serían, aun bajo condiciones normales o aceptables de operación de los equipos, más elevadas que en el exterior (excepto en el caso de las partículas respirables). •

En promedio, las personas se encuentran más horas en sus hogares que afuera, es decir, están expuestas más tiempo al aire del interior que del exterior. En caso de los ancianos, bebés y niños pequeños la permanencia en casa se aproxima al 100% del tiempo.

• El período de mayor consumo de combustible comprende los meses de mayo a septiembre con un fuerte aumento en los meses de junio y julio, por el uso de estufas a gas no catalítico y kerosén. En este período hay una menor tendencia a ventilar las viviendas. El período coincide con el aumento de consultas médicas por problemas pulmonares. • El problema de contaminación intradomiciliaria más significativo corresponde a las emisiones de anhídrido sulfuroso (SO2), por el uso de estufas que funcionan con kerosén con alto contenido de azufre. Se estima que las concentraciones de este gas pueden alcanzar fácilmente niveles por sobre 2.500 µg/m3 al interior de las viviendas superando lejos el máximo permitido por hora en el exterior (1.000 µg/m3).

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• El segundo problema de contaminación intradomiciliaria más significativo corresponde a las emisiones de NO2, por el uso de cocinas a gas licuado, estufas a gas no catalíticas y a kerosén. Se estima que las concentraciones típicas de este gas pueden alcanzar niveles entre 100 y 1100 µg/m3 al interior de las viviendas, siendo la recomendación de la OMS no superar niveles de 400 µg/m3 en promedio de una hora. • Las exposición de CO puede constituir un grave problema de contaminación si las instalaciones no evacuan eficientemente los gases de combustión de los calefones. Estas situaciones son más bien excepcionales y se limitan a edificios de varios pisos no constituyendo un problema generalizado en las viviendas de la Región Metropolitana. • Una importante fuente de contaminación al interior de las viviendas proviene del hábito de fumar. El humo del cigarrillo produce el mismo tipo de contaminantes que los artefactos de combustión intradomiciliaria (característicamente CO y partículas con hidrocarburos aromáticos policíclicos, así como formaldehído). En especial en los estratos socio-económicos bajos, fumar constituye un importante factor adicional de contaminación intradomiciliaria.

Normas y Certificación de equipos: •

La certificación de equipos en Chile demuestra un déficit de actualización en comparación con normas extranjeras (incluir NOx).

•

El factor más importante en este contexto sería contar con certificación y fiscalización de laboratorios independientes y amplia información al consumidor.

• Las normas de certificación de los equipos vigentes en Chile exigen cumplir con las normas sólo a los equipos nuevos. Sería imperativo contar con normas que consideren la idoneidad de los equipos después de uso prolongado. • Las metodologías de medición actuales son adecuadas y similares a las de otros países para equipos nuevos en lo que se refiere a niveles de CO. • Sin embargo, es recomendable que se incorporen normas para la verificación del buen funcionamiento de los equipos a largo plazo (emisiones), de tal forma que la certificación no se limite solamente a las condiciones de “salida de fábrica”. • A excepción de las estufas catalíticas, las emisiones de NO2 no pueden eliminarse completamente mediante la optimización de los equipos, pues son inherentes a la

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combustión a altas temperaturas. Sólo cabe promover prácticas adecuadas de ventilación en las viviendas, y en particular en las cocinas. • Es recomendable incorporar normativas para certificar una adecuada calidad de los catalizadores de las estufas catalíticas y así evitar el deterioro prematuro del catalizador con las consecuentes emisiones de NOx y CO. • El riesgo de exposición excesivas a CO se previene mediante normas de construcción, instalación y revisión de las instalaciones que evacuan los gases de combustión de calefones en edificios. Los equipos de combustión propiamente tal no son la causa principal de este problema potencial. • Resulta imperativo dictar normas más estrictas para los combustibles, en especial para kerosén (%S 2.500

1.000

500

µg/m

3

1.000

(3)

MP10

Estufa kerosén

21,6

mg/kg

55

24

12

µg/m

3

150

HCHO

Estufa kerosén

12,6

mg/kg

33

14

7

µg/m

3

60-600

(4)

(5)

(1a) Concentración máxima en 1 hora (1b) en 8 horas. Resolución 1215 M. Salud (2a) Concentración máxima en 1 hora. Recomendación de la OMS; (2b) como promedio de 24 horas Norma Suiza. (3) Concentración máxima en 1 hora. Resolución 1215 M. Salud (OMS recomienda 350 µg/m 1 hora) 3

(4) Concentración máxima en 24 horas. Decreto Supremo 59 M. Sec. Gral. Pres. (5) Recomendación de la EPA

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INTRODUCCIÓN

El presente documento corresponde al informe final del estudio sobre Diagnóstico de Condiciones de Combustión y Emisiones Domiciliarias realizado por Geotécnica Consultores para CONAMA, Región Metropolitana. En la Región Metropolitana, la calidad del aire es preocupante debido a que no se cumplen las normas que establecen límites a la contaminación atmosférica. Esta situación ha tenido como consecuencia que la Región Metropolitana haya sido declarada zona saturada para material particulado suspendido respirable (PM10), material particulado total en suspensión (PTS), ozono (O3) y monóxido de carbono (CO), así como zona latente para dióxido de nitrógeno (NO2). Buscando remediar esta situación se ha elaborado un plan de descontaminación para la Región Metropolitana denominado: "Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica, PPDA. Su última versión de junio de 1998 hace presente el riesgo que representa la contaminación en el interior de los hogares santiaguinos (pág. 28, párrafo 4.4": Actividades y fuentes domésticas"). En él se contempla: “el tratamiento de las actividades y fuentes domésticas por la urgencia de reducir la exposición a contaminantes dentro de los hogares”. Las normas primarias de calidad ambiental que tienen como objetivo proteger la salud humana se controlan sólo en el ambiente exterior, pese a que, en general, las personas pasan más tiempo dentro de habitaciones que al aire libre. Aunque la calidad del aire en el interior de las viviendas se ve fuertemente influenciada por la calidad exterior del aire cabe tomar en cuenta importantes diferencias: Por una parte, existen contaminantes atmosféricos que debido a su alta reactividad (p. ej. ozono) disminuyen rápidamente su concentración en el interior de las viviendas. Por otra, existen fuentes importantes de contaminantes que tienen su origen en el interior de los hogares mismos, lo que provoca a veces situaciones en las que la concentración de contaminantes en el interior de la vivienda es más alta que en el exterior. Pese a esto, sería muy difícil decretar normas de calidad ambiental aplicables en el interior de los hogares debido a la imposibilidad de realizar una fiscalización eficiente (cada hogar constituye un caso singular que no necesariamente puede ser extrapolado a otros), así como al respeto por la esfera privada de las personas. En el contexto de las responsabilidades que competen frente a este problema cabe considerar que si bien es a las autoridades a quienes corresponde asumir un papel en

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materias generales destinadas a mejorar la calidad del aire en el interior de las viviendas, no se puede ignorar la responsabilidad individual que recae sobre cada persona en relación con las actividades contaminantes que se realizan al interior de su hogar. Existe una responsabilidad colectiva frente a la contaminación exterior (se debe proteger al individuo de las acciones de otros), no obstante, al interior de los hogares dicha responsabilidad es compartida - colectiva e individual al mismo tiempo - puesto que la ley puede proteger a las personas de actividades contaminantes causadas por otros, pero no puede prohibir que las personas contaminen su propio ambiente inmediato. Por ejemplo, no se puede prohibir fumar al interior del hogar argumentando que se infringe la norma de calidad ambiental. Lo único que cabe a las autoridades en este caso es informar al ciudadano sobre los riesgos del tabaquismo para él mismo y para los que lo sufren de forma indirecta. Esto ilustra la imposibilidad de definir normas de calidad del aire al interior de los hogares, pese a que las personas pasan más tiempo expuestas al aire del interior que del exterior. La inexistencia de dichas normas explica también el déficit de información que existe en torno al tema y la ausencia de conceptos eficientes para mejorar la situación y reducir tanto la exposición a contaminantes como los efectos negativos que éstos tienen sobre la salud de las personas. No obstante, se percibe una creciente toma de conciencia de la situación, lo que ha permitido que se elaboren algunas estrategias destinadas a reducir las emisiones al interior de las viviendas. La calidad del aire en el interior de las viviendas está sin duda influenciada por la calidad del aire en el exterior, pero una parte importante de los contaminantes proviene de fuentes de contaminación que tienen lugar dentro de las viviendas mismas. En las viviendas chilenas se utilizan equipos de combustión que sirven para cocinar, producir agua caliente o calefaccionar la casa. Los procesos de combustión de estos equipos generan gases y partículas considerados nocivos para la salud humana. En muchos casos, dichos gases contaminantes se liberan al interior de las viviendas sin que existan ductos para evacuarlos al exterior. Esto tiene como consecuencia que en el interior se generen concentraciones de gases y partículas que pueden exceder varias veces las concentraciones de contaminantes en el exterior y sobrepasar las normas de calidad ambiental vigentes para dichos compuestos en el exterior. La situación puede considerarse dramática si consideramos que, en invierno, las elevadas concentraciones de contaminantes en el exterior tienen como consecuencia efectos nocivos sobre la salud de la población y si a eso sumamos que en el interior de los hogares la contaminación aumenta debido al uso más intenso de equipos para calefaccionar y a que se ventila menos por el frío.

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OBJETIVOS DEL PRESENTE ESTUDIO

Debido a la importancia que reviste el tema y a la escasa información que existe en torno a él, el Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica de la Región Metropolitana propone como primera medida realizar un estudio que permita relacionar la exposición de las personas a contaminantes intradomiciliarios con el tipo de equipos térmicos y combustibles usados en las viviendas. El principal objetivo de este estudio es, por tanto, generar la información necesaria para diseñar medidas que permitan reducir la exposición de las personas a la contaminación resultante de procesos de combustión dentro de sus viviendas. Para este efecto el estudio considera tres importantes aspectos: •

Identificar los contaminantes y dilucidar cómo y en qué magnitud se generan las emisiones.

•

Conocer las concentraciones a que están expuestas las personas y ponderar la gravedad de dicha exposición.

•

Elaborar medidas tendientes a reducir la exposición de las personas a la contaminación dentro de sus hogares.

Emisiones Para esto, es primordial conocer las condiciones bajo las cuales se producen dichas emisiones intradomiciliarias1. En este contexto, cabe considerar los siguientes parámetros: • • • •

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Tipo y estado de los equipos de combustión. Tipo y cantidad del combustible utilizado. Frecuencia y forma de utilización de los equipos. Características de las viviendas donde operan.

Cabe hacer notar que existen otras formas de contaminación intradomiciliaria que pueden provenir de fuentes distintas a la combustión y causar también problemas a la salud. Por ejemplo: sustancias como el formaldehído (que se desprende de maderas prensadas), el asbesto del fibrocemento; pesticidas y fungicidas (utilizados para conservar materiales de construcción), el plomo, cromo o cadmio presente en pinturas de interior; los solventes orgánicos para pinturas y diversos agentes alergénicos biológicos como son esporas de hongos y excrementos de ácaros; así como el gas radón proveniente del subsuelo y materiales de construcción con contenido de uranio.

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Estos parámetros varían en las viviendas según el estrato socio-económico de las personas, por lo que el presente estudio considera el tratamiento diferenciado de la problemática considerando este factor.

Exposición Una vez dilucidado el origen de las emisiones, el estudio buscará estimar la exposición de las personas a los contaminantes, es decir, la concentración y el tiempo de exposición de éstas a gases nocivos y partículas en suspensión dentro de sus viviendas. El objetivo de esta estimación es ponderar la importancia de dicha exposición confrontándola con criterios toxicológicos y normas ambientales, lo que permitirá identificar la emisión de contaminantes críticos.

Medidas La identificación de los factores decisivos (la emisión y sus receptores) permitirá diseñar medidas tendientes a reducir la contaminación a la que están expuestas las personas en el interior de sus hogares. Dichas medidas se definirán tomando como base las evaluaciones realizadas en torno a la exposición.

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ALCANCES DEL ESTUDIO

El presente estudio recopilará e interpretará información en relación con los factores que influyen en la contaminación intradomiciliaria. La información obtenida permitirá elaborar un diagnóstico de la exposición de las personas a dicha contaminación. El estudio contempla asimismo la realización de una encuesta para levantar información sobre las condiciones de combustión en los hogares. Dicha encuesta permitirá formarse una idea representativa de las condiciones bajo las cuales se utilizan los artefactos de combustión en los hogares capitalinos. Asimismo, y mediante una búsqueda bibliográfica, se recopilará información acerca de los factores de emisión de los equipos de combustión, lo que proporcionará la información necesaria para estimar las concentraciones de contaminantes en el interior. Si bien forma parte de los alcances de este estudio interpretar el significado de la exposición para la salud de las personas, no se considera efectuar mediciones de contaminantes en el interior de las viviendas, así como tampoco determinar factores de emisión.

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El estudio considera asimismo evaluar la normativa vigente que regula la calidad de los equipos de combustión en el mercado (certificación), así como comparar normativas extranjeras, a fin de dar inicio a un posible cambio en la metodología de certificación de los equipos.

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METODOLOGÍA

Introducción Evaluar la contaminación al interior de los hogares es una tarea extremadamente compleja, puesto que las condiciones bajo las cuales dicha contaminación tiene lugar son tan variadas como las condiciones de vida y hábitos de cada familia. En consecuencia, la gama de posibles escenarios de contaminación es enormemente grande y dificulta una clasificación simple. El hecho de que la exposición depende de múltiples factores con una probabilidad no determinable ha llevado a intentos de estimar las concentraciones intradomiciliarias a través de modelos estocásticos (10) Borrazo et al., 1992). De este tipo de análisis resultan distribuciones de frecuencias de exposición no aplicables para fines de este estudio, puesto que no permiten interpretar situaciones de contaminación. Por esta razón, para el presente estudio se prefirió una metodología que permita estimar la concentración de los contaminantes de forma determinística, a fin de hacer posible su comparación con normas de calidad. Se desarrolló una metodología que permite estimar la magnitud del impacto a través de un análisis de los factores que influyen en la exposición real de las personas. Para esto se aplica una ecuación que permite relacionar la concentración con la tasa de emisión de los equipos y la tasa de recambio de aire, como se indica en (5) Traynor et al., 1995 y 1) Recknagel, 1992).

Factores de influencia Para cuantificar la exposición de las personas a gases nocivos y partículas en suspensión provenientes de procesos de combustión en el interior es preciso evaluar los siguientes parámetros: • • • •

Emisión en el interior de la vivienda (tipo y tasa de emisión de los contaminantes en función del tiempo). Volumen de la habitación en que se efectúa la dilución de los contaminantes. Volumen y calidad del aporte de aire desde el exterior (ventilación). Tiempo de presencia de las personas en el lugar.

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Los contaminantes considerados en este estudio son los siguientes: SO2, NOx, CO, HCV (hidrocarburos volátiles) y partículas. Para efectos de un equilibrio dinámico con una emisión y una ventilación constante, la concentración de un contaminante se calcula mediante la siguiente ecuación:

c(t ) =

Fx − Fr ( 1 − e− n*t ) + Cex n *V

Ecuación 1 (1) Recknagel, 1992, adaptada)

c(t) = concentración en el momento t en ppm = cm3/m3, respectivamente µg/m3 Cex = concentración del contaminante x en el exterior (constante) Fx = tasa de emisión del contaminante x, en cm3/h, respectivamente µg/h (ver 4.2) Fr = tasa de eliminación del contaminante x por reacción con superficies de la habitación y por reacciones con otros gases (en el caso simple de que ésta no dependa de su concentración). n = tasa de recambio del aire en la habitación (ver ecuación 2) en 1/h. V = volumen de la habitación en m3. Por razones de simplificación, en el presente estudio se parte de los siguientes supuestos: 1. Fr