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División de Ingeniería Mecánica y Metalurgia

Laboratorio de Emisiones Gaseosas

DICTUC S.A.

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INDICE

Pág.

1 INTRODUCCION............................................................................................................................................. 1

2 ESTUDIO DE ANTECEDENTES GENERALES Y ESCENARIO ACTUAL ........................................... 22.1 METAS DE REDUCCION PLANTEADAS POR PPDA PARA FUENTES DOMESTICAS............. 22.2 APORTE DE COMBUSTIBLES A CONTAMINACION RESIDENCIAL ......................................... 32.3 USO DE COMBUSTIBLES EN ARTEFACTOS DOMICILIARIOS .................................................. 62.4 COMPARACION ENTRE CONTAMINACION INTRA Y EXTRADOMICILIARIA....................... 72.5 CONCLUSIONES.................................................................................................................................. 7

3 MEJORAMIENTO DEL KEROSENE........................................................................................................... 93.1 CONSUMO DE KEROSENE................................................................................................................ 93.2 NORMATIVAS ................................................................................................................................... 10

3.2.1 NORMATIVA CHILENA ........................................................................................................ 10

3.2.2 NORMATIVA EXTRANJERA................................................................................................. 12

3.3 FACTORES DE EMISION Y CONCENTRACIONES ALCANZADAS EN ARTEFACTOSDOMESTICOS QUE UTILIZAN KEROSENE .................................................................................. 13

3.4 COMPUESTOS AROMATICOS ........................................................................................................ 163.5 POLITICAS DEL GOBIERNO E INFLUENCIA DEL MEJORAMIENTO DEL KEROSENE EN EL

MERCADO.......................................................................................................................................... 183.6 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 193.7 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 20

4 NORMATIVA PARA ARTEFACTOS DE LLAMA ABIERTA................................................................ 224.1 REVISION DE NORMATIVAS.......................................................................................................... 22

4.1.1 PROCEDIMIENTOS Y EXPRESION DE RESULTADOS ..................................................... 22

4.1.2 NORMATIVA CHILENA ........................................................................................................ 23

4.1.3 NORMATIVA INTERNACIONAL........................................................................................... 26

4.2 COMPARACION DE NORMATIVAS............................................................................................... 274.3 MODIFICACION DE NORMATIVAS............................................................................................... 294.4 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 32

4.5 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 335 CREACION DE PROCEDIMIENTOS DE CERTIFICACION DE ARTEFACTOS.............................. 35

5.1 PROCEDIMIENTOS DE CERTIFICACION ACTUALES ................................................................ 355.2 PROCEDIMIENTOS DE CERTIFICACION DE PRODUCTOS IMPORTADOS ............................ 36

5.2.1 CERTIFICACION DE VEHICULOS...................................................................................... 36

5.2.2 ADAPTACION A ARTEFACTOS DE COMBUSTION INTRADOMICILIARIA

IMPORTADOS .......... ........... .......... ........... ........... .......... ........... ........... .......... ........... ........... .. 37

5.3 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 385.4 PLANES DE ACCION......................................................................................................................... 38

6 IMPLEMENTACION DE INSPECCION PERIODICA INTEGRAL ...................................................... 406.1 PROCEDIMIENTOS DE INSPECCION ACTUALES....................................................................... 406.2 EVALUACION DE LAS INSPECCIONES Y PERSPECTIVAS DE INTENSIFICAR O AMPLIAR

COBERTURA...................................................................................................................................... 416.3 PROPUESTAS DE MODIFICACION A PROCEDIMIENTOS DE INSPECCION.......................... 416.4 METODOLOGIAS Y PROCEDIMIENTOS DE MEDICION............................................................ 42

6.4.1 RECOMENDACIONES GENERALES................................................................................... 42

6.4.2 INSTRUMENTOS DE MEDICION ........................................................................................ 43

6.4.3 METODOS DE MEDICION................................................................................................... 44

6.5 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 466.6 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 47


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7 INSTRUMENTOS ECONOMICOS PARA REDUCCION DE CONTAMINACION

INTRADOMICILIARIA .............................................................................................................................. 487.1 INSTRUMENTOS ECONOMICOS PLANTEADOS INICIALMENTE............................................ 487.2 NUEVOS INSTRUMENTOS ECONOMICOS PROPUESTOS......................................................... 497.3 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 497.4 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 50

8 ACONDICIONAMIENTO DE VIVIENDAS ............................................................................................... 518.1 CERTIFICACION ENERGETICA...................................................................................................... 51

8.1.1 PROGRAMA DE INCENTIVO AL ACONDICIONAMIENTO TERMICO-PIAT................... 51

8.1.2 PUESTA EN MARCHA Y EVALUACION.............................................................................. 52

8.1.3 ACCIONES EMPRENDIDAS DESPUES DEL PIAT............................................................. 52

8.1.4 PROYECTOS A DESARROLLAR........................................................................................... 53

8.2 CREACION DE INSTRUMENTOS PARA ACONDICIONAR VIVIENDAS.................................. 548.2.1 NORMATIVA EXTRANJERA................................................................................................. 54

8.2.2 INSTRUMENTOS PARA ACONDICIONAMIENTO.............................................................. 55

8.3 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 568.4 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 56

9 EFECTO DEL AIRE ACONDICIONADO EN LA CONTAMINACION INTRADOMICILIARIA..... 589.1 CONCEPTO DE AIRE ACONDICIONADO...................................................................................... 58

9.2 EFECTO EN LA CONTAMINACION INTRADOMICILIARIA ...................................................... 589.3 RECOMENDACIONES GENERALES .............................................................................................. 599.4 AIRE ACONDICIONADO EN CHILE............................................................................................... 609.5 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 609.6 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 60

10 FUGAS DE COMBUSTIBLES...................................................................................................................... 6210.1 CAUSAS.............................................................................................................................................. 6210.2 FUGAS DE DISTINTOS COMBUSTIBLES...................................................................................... 6510.3 CONCLUSIONES................................................................................................................................ 6610.4 PLANES DE ACCION ........................................................................................................................ 67

ANEXOS.................................................................................................................................................................... 71

ANEXO 1: CONSUMO DE KEROSENE A NIVEL NACIONAL ...................................................................... 72


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RESUMEN EJECUTIVO

Este documento corresponde al informe final del proyecto “Control de Emisiones Intramuros”desarrollado por DICTUC S.A. El objetivo del proyecto fue desarrollar y analizar medidasrelacionadas con el control de emisiones al interior de recintos. Para este efecto, se realizó primero un estudio de antecedentes generales y, luego, un análisis de ocho temas principales.Estos fueron: 1) mejoramiento del kerosene, 2) análisis de normativas referidas a artefactosintradomiciliarios de llama abierta, 3) procedimientos de certificación, 4) inspección periódica,5) instrumentos económicos, 6) acondicionamiento de viviendas, 7) efecto del aireacondicionado y 8) fugas de gas. A continuación se resume los principales características yresultados obtenidos para cada tema.

Mejoramiento del Kerosene

En Chile el principal sector consumidor de kerosene es el residencial, que utiliza estecombustible principalmente en estufas. La importante participación de estos artefactos en lacontaminación intradomiciliaria puso en evidencia la necesidad de un mejoramiento en lacomposición del kerosene. En efecto, para la Región Metropolitana ya se tomaron medidascomo la reducción del contenido de azufre de 0,30 a 0,05 % y el requerimiento de informar elcontenido de aromáticos.

En este trabajo se modeló la concentración ambiente de SO2 alcanzada con una estufafuncionando con 0,05 % de azufre y demostró cumplir con límites de calidad del aireinternacionales, por lo que se concluyó que esta medida debiera ser mantenida. Respecto a losaromáticos, se planteó que la medida de sólo informar su contenido no es suficiente, por lo quese propusieron dos estudios tendientes a analizar la influencia de la volatilidad y de lacombustión del kerosene en la emisión de aromáticos. A partir de los resultados habría quetomar medidas para mejorar la composición y hacer las modificaciones respectivas a lasnormativas chilenas.

Se hace necesario, además, estudiar el impacto en el mercado que produciría el mejoramiento delkerosene. Este produciría una subida en su precio que traería como consecuencias cambios enlas preferencias de mercado tanto en combustibles como en artefactos de calefacción.

Análisis de normativas referidas a artefactos intradomiciliarios de llama abierta

Se realizó una revisión bibliográfica de normativas nacionales e internacionales respecto a

estufas de llama abierta y cocinas de uso domiciliario. Se comparó las exigencias de emisión decontaminantes y de pruebas de funcionamiento prolongado.

Los resultados mostraron que la normativa chilena es poco exigente comparada con algunasnormas extranjeras. En Chile existen restricciones de CO en todos los artefactos, pero los límitesresultan altos comparados con otras normas, además, sólo en algunos artefactos se midehidrocarburos y no existe medición de NO2. Por otra parte, la normativa chilena exige laaplicación de pruebas de funcionamiento prolongado, luego de las cuales solo en algunos


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artefactos exige la medición de emisiones para verificar que siguen cumpliendo los límitesestablecidos.

Para mejorar la calidad de estos artefactos se propone estudiar la reducción de los límites deemisión de CO en estufas a kerosene y cocinas, implementar la medición de NO

2 e hidrocarburos

a todos los artefactos e implementar pruebas de funcionamiento prolongado. Estas últimasdebieran incluir la medición de emisiones luego de terminada la prueba con el fin de sacar unfactor de deterioro por cada emisión que debiera aplicarse a la emisión inicial para verificar elcumplimiento de los límites. Por último, se considera importante establecer límites de calidad deaire intradomiciliario para poder determinar límites de emisión adecuados.

Creación de procedimientos de certificación

Actualmente la SEC es el organismo encargado de la aplicación de procedimientos decertificación a los productos de combustión intradomiciliaria que se comercializan en el mercadochileno. Existen diferencias en los procedimientos aplicados a los productos nacionales eimportados con certificación de origen. Si la certificación de origen corresponde a Marca deConformidad, a estos productos sólo se les realiza los ensayos básicos. Si la certificacióncorresponde a Sello de Conformidad, además, se les incluye la verificación de defectos críticos.

Se planteó la necesidad de que, al igual que la certificación de vehículos, se uniformen los procedimientos y todos los productos pasen por procedimientos similares. Para esto habría quecontar con el apoyo de SEC, modificar las resoluciones correspondientes y estudiar laimplementación.

Inspección periódica

Desde el año 1999 en Chile comenzó a aplicarse procedimientos de inspección periódica aconductos de evacuación y artefactos de gas. Entre los procedimientos de inspección deartefactos se incluye verificación de volúmenes, ventilación, revisiones visuales con el artefactocon y sin operar, y la inspección de tuberías y conexiones. Solo en el caso de calefones seincluye una prueba de funcionamiento en que se mide CO. Además, dentro de las inspeccionesno se incluye artefactos portátiles o móviles.

Se propone dos modificaciones a los procedimientos de inspección. En primer lugar aplicar pruebas de funcionamiento también a cocinas y, en segundo lugar, se propone agregar a lamedición de CO la medición de hidrocarburos y de NO2. Además, se planteó la necesidad desoluciones para problemas de costos asociados a las inspecciones. Por un lado, buscar

soluciones estándar a problemas de altos costos y, por otro lado, otorgar créditos blandos a lascompañías de gas para que éstas asuman los costos de las inspecciones y que estos costos seancobrados a los usuarios, en forma gradual, a través de las cuentas de gas.


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Instrumentos económicos

La creación de instrumentos económicos para ampliar las redes de gas natural o para incentivar el uso de artefactos menos contaminantes resultan dependientes del impacto en el mercado que produciría el mejoramiento en la composición del kerosene. Por esto, se hace necesario estudiar en forma detallada este impacto antes de definir la conveniencia de este tipo de instrumentos.

Por otro lado, se propuso la creación de tres medidas de apoyo económico. Estas medidasestarían enfocadas a la implementación de procesos de certificación, a ampliar la cobertura de lasinspecciones periódicas y a fomentar la creación de artefactos menos contaminantes. Se proponetambién estudiar mecanismos que obliguen a los fabricantes de artefactos a informar sobre suscaracterísticas térmicas y de emisión, de modo que el mercado seleccione las más eficientes ymenos contaminantes.

Acondicionamiento de viviendas

Durante los últimos años ha habido un aumento por la preocupación por el acondicionamientotérmico de las viviendas de nuestro país. Es así como recientemente se modificó la OrdenanzaGeneral de Urbanismo y Construcciones con respecto a la aislación térmica en techos y en elfuturo se espera modificaciones respecto a muros y pisos y, respecto al comportamiento globalde las viviendas. Estos pasos resultan importantes por el mejoramiento de la calidad de lasviviendas y por el menor uso de combustibles para calefacción que producen contaminación enel ambiente.

Junto con estas medidas se propone una serie de planes para acondicionar viviendas. Entre ellosse encuentra la ubicación adecuada de los artefactos a gas. Este tema se encuentra normado en laReglamentación de Instalaciones Interiores de Gas y está siendo actualmente modificado en un proyecto en que participan una serie de instituciones. Otros planes propuestos son eliminar losmateriales tóxicos en la construcción y crear campañas educacionales para fomentar la operacióny mantención adecuadas de los artefactos a gas al interior de los hogares.

Efecto del aire acondicionado

La construcción de edificios de oficinas ha tendido cada vez más a la hermeticidad y reducciónde las ventilaciones directas. Esto ha provocado un aumento en el uso de los sistemas de aireacondicionado. El problema que se ha producido con esto es que el uso inadecuado de estossistemas, en vez de mejorar las condiciones ambientales, puede afectar negativamente aportandocontaminantes a los ambientes interiores.

Se planteó la necesidad de un estudio de monitoreo de edificios de oficinas que utilicen sistemasde aire acondicionado. El objetivo de esto sería evaluar la situación actual que se vive en Chilecon respecto a este problema. Los resultados de esta evaluación debieran servir como guía parala necesidad de implementar sistemas de inspecciones o mantenciones periódicas.


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Fugas de Combustible

Las fugas de combustible pueden producirse por una serie de razones, entre ellas, por instalaciones defectuosas y la manipulación inadecuada de los artefactos. También puede existir escapes de gas durante la operación normal de los artefactos o en el momento en que se cambialos balones de gas licuado. El control de este tipo de emisiones debe basarse en la creación deartefactos de gas menos contaminantes, restringir las emisiones en las normativas de fabricación,apoyar la continuidad de las inspecciones de gas y a través de campañas de educación.


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1 INTRODUCCION

Este documento corresponde al informe final del estudio “Control de EmisionesIntramuros” desarrollado por parte de DICTUC S.A. para CONAMA RegiónMetropolitana.

El objetivo principal del estudio es analizar y generar instrumentos de gestión ambientalrelacionados con el control de las emisiones intradomiciliarias para viviendashabitacionales. Para lograr esto, el trabajo se centra en tres temas específicos:

a) reducción de la contaminación al interior de viviendas existentes b) prevención de la contaminación en viviendas nuevasc) creación de sistemas de fiscalización y certificación

Dentro del informe se analizan los siguientes aspectos:

- Antecedentes generales y escenario actual- Mejoramiento de kerosene- Normativas chilenas e internacionales relacionadas con los equipos de llama abierta de

uso intradomiciliario- Creación de procedimientos de certificación de artefactos- Implementación de la inspección periódica integral- Instrumentos económicos para reducir la contaminación intradomiciliaria- Acondicionamiento de viviendas- Efecto del aire acondicionado en la contaminación intradomiciliaria- Fugas de combustible

Los calefones producen contaminación intradomiciliaria, pero se excluyen de este estudio por no ser de llama abierta. Así como los calefones pueden contaminar el ambienteinterior, también es posible que otros artefactos con chimenea también lo hagan.


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2 ESTUDIO DE ANTECEDENTES GENERALES Y ESCENARIO ACTUAL

2.1 METAS DE REDUCCION PLANTEADAS POR PPDA PARA FUENTESDOMESTICAS

A pesar de no poseer una participación importante dentro de la contaminación totalde Santiago, la contaminación intramuros constituye un factor de riesgo importante ala salud de las personas. Esto se debe principalmente a que la gente permanece gran parte de su tiempo al interior de sus casas y, por lo tanto, está más expuesta aconcentraciones de los distintos contaminantes intradomiciliarios.

Dentro del Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica para la RegiónMetropolitana se realizó un pronóstico de las emisiones futuras para el año 2005 sinla intervención de un plan de reducción. Los resultados relativos a la combustiónresidencial se presentan en la tabla 1 y muestran un aumento de todos loscontaminantes, especialmente de NOx, COV y SO2.

Para evitar el aumento en las emisiones, dentro del PPDA se fijaron metas gradualesde reducción de emisiones para los años 2005 y 2011. Las metas fijadas para lacombustión residencial se muestran en la tabla 2.

Tabla 1: Pronóstico de futuras emisiones de combustión residencial sin PPDA

1997 2005

Ton/año Ton/año% Incrementorespecto a 1997

PM10 1359 1487 9CO 5134 6746 31

NOx 1567 2466 57

COV 3543 5744 62

SO2 975 1588 63

Fuente: PPDA 06/06/98


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Tabla 2: Porcentajes de reducción de emisiones de fuentes domésticas propuesto por elPPDA.

2000 2005 2011

Ton/año Ton/año % Reducciónrespecto al 2000 Ton/año % Reducciónrespecto al 2000

PM10 1257 680 46 680 46

CO 4748 3850 19 2053 46

NOx 1449 1175 19 784 46

COV 4495 3644 19 2430 46

SO2 902 731 19 488 46

Fuente: PPDA 06/06/98

2.2 APORTE DE COMBUSTIBLES A CONTAMINACION RESIDENCIAL

El gráfico 1 presenta el porcentaje de participación de kerosene, gas natural, gaslicuado y leña a la producción de contaminantes debido a combustión residencial enla Región Metropolitana. Se puede observar la importante participación de la leña enla producción de MP, CO y COV. Se ve además, que el kerosene produce casi latotalidad de SO2, alcanza más del 30 % en la producción de NOx y alrededor de 22 %en la emisión de VOCs. Por su parte, el gas licuado produce alrededor de 57 % delos NOx y el gas natural prácticamente no participa en la producción de ningúncontaminante.

Se debe destacar que estos resultados dependen de la cantidad de combustible

utilizado. De esta forma, la escasa participación en la producción de contaminantesdel gas natural se puede deber principalmente al aún escaso uso de este combustibleen la Región Metropolitana en 1997. La conversión residencial que se lleva a caboactualmente produciría un aumento en los porcentajes de participación del gasnatural en la emisión de contaminantes.

Nota: Los valores presentes en los balances de contaminantes para el año 1997 presentados en el DS 16 no coinciden con los valores de contaminantes entregados por CONAMA para el mismo año (entregado por Marcelo Fernández, CONAMARM). Es por esto que el gráfico 1 se presenta en términos de porcentajes de participación, en vez de toneladas.


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Gráfico 1: Gráfico comparativo del porcentaje de participación de distintos combustiblesen la contaminación residencial en la Región Metropolitana en el año 1997. (Fuente:

Estadísticas de emisiones entregadas por CONAMA RM).

Por otra parte, los resultados del Balance Nacional de Energía entregados por laComisión Nacional de Energía muestran la evolución del consumo de combustiblesen los sectores comercial, público y residencial a nivel nacional. Los resultados semuestran en el gráfico 2. Se observa un lógico aumento en el consumo decombustibles, pero no se observa una diferencia clara en el tipo de combustiblesconsumidos.

En el Balance sólo se encontró información del consumo del sector residencial enforma independiente a partir del año 1997. Los resultados se muestran en el gráfico3. Se ve que a nivel nacional el combustible más usado es la leña, seguida por el gaslicuado. En tercer lugar se encuentra el kerosene y, en cuarto, el gas natural.

No se encontró balances de consumo de combustibles para uso residencial a nivelregional. Dado que en la región metropolitana el uso de la leña está restringido, eluso de este combustible debiera tener menor importancia.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

MP CO NOx COV SOx

Contaminante

P o r c e n t a j e d e p a r t i c i p a c i ó n

( % )

Kerosene

Gas Licuado

Gas Natural

Leña


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Según información obtenida en Metrogas (Héctor Zeballos, Jefe de Ingeniería yDesarrollo Subgerencia Conversión Residencial, Metrogas S.A.), la conversiónresidencial comenzó en el año 1996 y se intensificó en el año 1998. En el gráfico nose observa un aumento en el consumo de gas natural por este efecto. Estos probablemente se debe aún escaso porcentaje convertido respecto al total (CristiánFerrada, Metrogas S.A)

Gráfico 2: Consumo de combustibles en terajoules en los sectores comercial, público yresidencial entre los años 1979 y 1998 a nivel nacional.

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

1 9 7

9

1 9 8

0

1 9 8

1

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2

1 9 8

3

1 9 8

4

1 9 8

5

1 9 8

6

1 9 8

7

1 9 8

8

1 9 8

9

1 9 9

0

1 9 9

1

1 9 9

2

1 9 9

3

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4

1 9 9

5

1 9 9

6

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7

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Año

C o n s u m o

( t e r a

j o u l e s )

Kerosene

Gas Licuado

Gas Natural

Leña y otros


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Gráfico 3: Consumo de combustibles en el sector residencial para los años 1997 y 1998 anivel nacional.

2.3 USO DE COMBUSTIBLES EN ARTEFACTOS DOMICILIARIOS

Dentro de los resultados de encuestas realizadas por el estudio de Geotécnica (1999)se destaca el uso de combustibles en artefactos domiciliarios. La tabla 3 presenta losresultados encontrados para el uso de combustibles en cocinas y calentadores deagua. En ella se observa que el combustible más utilizado tanto en cocinas comocalentadores es el gas licuado. La tabla 4 presenta los combustibles utilizados enestufas. El combustible más usado en este caso es el kerosene, con un 42 %, seguido por el gas catalítico con un 33 %.

Tabla 3: Combustibles usados en cocinas y calentadores de agua

Combustible Cocinas

(%)

Calentadores de

agua (%)

Gas licuado 74 73

Gas de Ciudad 21 22

Gas Natural 5 5

Total 100 100

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

1997 1998

Año

C o n s u m o

( t e r a j o u l e s )

Kerosene

Gas LicuadoGas Natural

Leña


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Tabla 4: Combustibles usados en estufas

Combustible Estufas (%)

Kerosene 42

Gas1

19Gas Catalítico 33

Otro 6

Total 1001 no se especifica que tipo de gas.

2.4 COMPARACION ENTRE CONTAMINACION INTRA YEXTRADOMICILIARIA

Para determinar la contribución de los ambientes intra y extradomiciliarios en laRegión Metropolitana, CONAMA Región Metropolitana en conjunto con la

Universidad de Harvard (Koutratis et al, 1998) realizaron un monitoreo deexposición en niños. El monitoreo abarcó las 12 horas de más actividad del día,durante cinco días hábiles seguidos.

Los resultados preliminares mostraron que los niveles intradomiciliarios presentanmayores concentraciones de SO2 y de NO2. La concentración extradomiciliaria presenta mayores concentraciones de O3 y el material particulado presenta valoressimilares dentro y fuera. Los resultados preliminares no incluyen las concentracionesde CO. Estudios de Hester y Harrison (1995) confirman el resultado obtenido para elO3, presentando una razón de concentraciones intra/extra domiciliaria de 0,6.

Por otra parte, desde hace algunos años el CO ha presentado graves problemas enedificios de mediana y gran altura en Chile. Según antecedentes de SEC provenientes de las inspecciones periódicas que se desarrollan actualmente existe unagran cantidad de casos con problemas, ya sea por instalaciones de gas defectuosas omal mantenidas.

2.5 CONCLUSIONES

Los antecedentes presentados permiten obtener las siguientes conclusiones:

• A pesar de estar prohibido el uso de leña para calefacción en la Región

Metropolitana, este combustible tiene una importante participación dentro de la producción de material particulado y monóxido de carbono.

• El gran uso de estufas a kerosene y su importante participación en la producciónde SO2 y COVs entrega una alerta del peligro al que se expone la población anteeste tipo de calefacción. Es importante entonces tomar medidas para mejorar estasituación.


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• Una de las conclusiones importantes del estudio de Geotécnica fue que el NO2 presentaba un grave problema a la salud pública al interior de los hogares. Esteresultado se apoya con la comparación de la exposición intra y extra domiciliaria presentada anteriormente, en que se mostró mayores concentraciones de NO2 al

interior de los hogares.

• Los resultados de participación de combustibles en la producción decontaminantes mostraron al gas licuado como principal responsable en la producción de NOx, sin embargo, este resultado debe tomar en cuenta el difundidouso de este combustible en los artefactos domiciliarios. Por esto, la solución aeste problema no necesariamente implica que deba modificarse el combustible,sino que deba haber mayor control de la calidad y mantención de los artefactos.

• El CO proveniente de la combustión en calefones ha causado preocupación enChile. Las inspecciones periódicas ordenadas por la SEC han demostrado que

existe una gran cantidad de edificios con este tipo de problema. Causa preocupación el control de este contaminante en el caso de artefactos que notienen conductos de evacuación al exterior.


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3 MEJORAMIENTO DEL KEROSENE

3.1 CONSUMO DE KEROSENE

El Balance Nacional de Energía entrega la evolución sectorial de consumo dekerosene a lo largo del país. Los resultados muestran que los únicos sectoresconsumidores de kerosene son el sector industrial minero y el sector comercial, público y residencial. El gráfico 4 presenta la evolución del consumo de kerosenedesde el año 1979 hasta 1998. En el Anexo 1 se presenta los valores detallados deconsumo.

En el gráfico se observan ciclos de mayor y menor consumo. Tanto los sectorescomercial, público y residencial, como el industrial minero muestran un mínimo deconsumo en el año 1985. Luego el sector comercial, público y residencial muestraun aumento hasta alcanzar un máximo en 1994, para luego descender.Probablemente estos ciclos están ligados a la capacidad económica del país, en que lamayor capacidad estaría relacionada con el reemplazo de artefactos de calefacción akerosene por artefactos catalíticos de mayor costo, con la consecuente disminuciónen el consumo de kerosene.

El gráfico muestra que el consumo en el sector comercial, público y residencial hasido siempre mayor que el consumo en el sector industrial minero. Se observa que a partir del año 1996 el consumo en el sector industrial minero muestra un fuerteaumento, llegando a valores comparables con los del sector comercial, público yresidencial. La tabla desagregada del Anexo 1 muestra que el aumento en elconsumo del sector industrial minero se atribuye principalmente al aumento delconsumo de “industrias varias”.

Según información obtenida en la Comisión Nacional de Energía, la obtención de lossectores consumidores de kerosene se realiza a partir de información de los grandesconsumidores y de los distribuidores. Estos últimos declaran a su vez a que sectoresles han vendido el combustible. La cantidad de combustible que no se atribuye aningún sector se clasifica dentro “industrias varias”, por lo que este valor corresponde sólo a una cantidad de ajuste y no se sabe con precisión en que seutiliza.

Además, cuando los distribuidores declaran que han vendido al sector comercial, público y residencial no se conoce con seguridad si el fin son sólo las estaciones de

servicio. Es conocida la venta a personas de sectores suburbanos, que comprangrandes cantidades y luego venden ellos mismos. Tanto en el caso de estaciones deservicio, como de la venta en sectores suburbanos no se conoce con seguridad si elkerosene vendido se utiliza sólo para uso residencial. Existen porcentajes nocontrolados que se utilizan para la fabricación de velas, como solvente y para ladilución del petróleo Diesel.


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Lo anterior permite deducir que el uso más importante y conocido que se le da alkerosene es el uso residencial para estufas. Acerca de los demás usos, sólo se sabeque un pequeño porcentaje se usa en la industria del cobre y salitre, pero no se tienela seguridad ni de cuáles son los demás usos, ni de las cantidades que se les destinan.Por esto no se justificaría dividir al kerosene en categorías industrial y residencial.

Gráfico 4: Evolución del consumo de kerosene en terajoules entre los años 1979 y 1998 anivel nacional.

3.2 NORMATIVAS

3.2.1

NORMATIVA CHILENA

En Chile existe una norma oficial y una no oficializada que indica los

requisitos que tiene que cumplir el kerosene industrial y doméstico. Además,existe lo dispuesto por los decretos DS 16 y DS 456. A continuación seresume las principales exigencias de cada una.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

1

9 7 9

1

9 8 0

1

9 8 1

1

9 8 2

1

9 8 3

1

9 8 4

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9 8 5

1

9 8 6

1

9 8 7

1

9 8 8

1

9 8 9

1

9 9 0

1

9 9 1

1

9 9 2

1

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1

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9 9 5

1

9 9 6

1

9 9 7

1

9 9 8

Año

C o n s u m o ( t e r a j o u l e s )

Total comercial, público,residencial

Total industrial minero


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NCh63 OF85 Kerosene–Requisitos

Esta norma exige que el kerosene sea a simple vista límpido, transparente,libre de sedimento, agua y partículas en suspensión. Además, indica que puede agregársele aditivos o colorantes siempre que las propiedades semantengan dentro de los límites permitidos. La tabla 5 muestra los requisitosexigidos.

Tabla 5: Requisitos exigidos al kerosene según NCh63 Of85 ( Kerosene).

Color Saybolt, mín. +5

Destilación, punto final, ºC, máx. 300

Punto de inflamación, ºC, mín. 38

Azufre, %, m/m, máx. 0,3

Viscosidad a 40 ºC, mm2/s, mín. 1,0

Viscosidad a 40 ºC, mm2

/s, máx. 1,9Corrosión de la lámina de cobre(3h, 100ºC), máx

Nº3

Punto de humo, mm, mín. 20

NCH63 No Oficializada Kerosene–Requisitos

La norma no oficializada exige que el color del kerosene debe contar con laautorización de la Superintendencia de Electricidad y Combustibles para sucomercialización. Además, se agrega que debe ser una mezcla homogénea dehidrocarburos, esencialmente libre de compuestos inorgánicos ácidos o

básicos.

Los requisitos son esencialmente los mismos que se exigen en la normaoficial, sólo cambia la composición de azufre exigido solo para la RegiónMetropolitana, que se reduce de 0,3 % a 0,15 % m/m como máximo, y seagrega la exigencia de “informar” el contenido de aromáticos en %, m/m. (Elrequisito de informar el contenido de aromáticos rige desde agosto de 1998 enla RM por lo dispuesto por DS Nº16 del día 22 de enero de 1998 publicado enel diario oficial el 6 de junio del mismo año).

DS 456 (Diario Oficial 12 de julio de 1997)

Este decreto establece que el kerosene empleado como combustible en usosdomésticos e industriales debe tener una coloración azul. Para esto se debeusar un colorante azul 1,4-dialquilamino-antraquinona.


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DS 16 (Diario Oficial 6 de junio de 1998)

Este decreto establece ciertas modificaciones al Decreto Supremo Exento Nº546 del Ministerio de Economía, Fomento y Reconstrucción. Dentro de lasmodificaciones se establecen nuevas exigencias para el kerosene, que seagregan a la exigencia de coloración azul.

Los nuevos requisitos son similares a los de la Norma Oficial de la tabla 5, pero se modifica el contenido de azufre, reduciendo su contenido de 0,30 % a0,15 % en peso. Además, partir de abril del 2000 en contenido de azufre debereducirse a 0,05 %. Por otra parte, se establece la obligatoriedad de informar el contenido de aromáticos, indicando la norma usada para su obtención.

3.2.2 NORMATIVA EXTRANJERA

Se realizó una búsqueda bibliográfica de requisitos exigidos al kerosene en elextranjero. La búsqueda se enfocó principalmente a la normativa americana,europea y japonesa. Se encontró las siguientes dos Normas:

- ANSI / ASTM D3699-92 Standard Specification for Kerosine.- UNE 9008:1992 Calderas. Diseño de Calderas. Características de los

Combustibles Líquidos.

De ellas, solo se encontró disponible la primera.

ANSI/ASTM D3699-92 Standard Specification for Kerosine

La norma americana presenta las exigencias mostradas en la tabla 6. Sedestaca la existencia de dos calidades de kerosene, llamadas Nº 1-K y Nº 2-K,con distintas exigencias en el contenido de azufre. Según la norma, elkerosene calidad Nº 1-K corresponde a un kerosene especial de grado bajocontenido de azufre para el uso en artefactos no conectados a conductos deevacuación y para el uso en lámparas de iluminación alimentadas con mecha.Por su parte, el kerosene de calidad Nº2-K corresponde a un kerosene degrado regular para el uso en artefactos conectados a conductos de evacuacióny también para el uso en lámparas de iluminación alimentadas con mecha.


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Gráfico 5: Emisión de contaminantes para estufas a kerosene, gas licuado y gas natural.(Fuente valores: Estudio Geotécnica)

Por otro lado, se modeló las concentraciones de SO2 alcanzadas en habitaciones enque se utiliza una estufa a kerosene con distintos contenidos de azufre. Lassuposiciones principales de esta modelación fueron que el contenido total de azufreen el combustible se transforma en SO2 en la combustión y que no existe viciamientodel aire al interior de la habitación. Esto último consiste en el mezclado del airelimpio con los productos de combustión, provocando una disminución en laconcentración de oxígeno e interfiriendo los procesos de oxidación en la combustión.Dentro de la modelación no se consideró viciamiento por la complejidad que se produce en los cálculos, además de que se considera que todo el azufre se transformaa SO2. Un efecto importante de la disminución de la concentración de oxígeno queentra en la combustión se podría producir en la interferencia de la oxidación de CO a

CO2, con el consecuente aumento del CO generado.

Para el cálculo de concentración de contaminante en el tiempo, se utilizó la siguienteecuación:

)1()( t n x x eV n

F t c ⋅−−⋅

⋅= (1)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

CO NOx HCHO PTS SO2

Contaminante

E m i s i ó n

( g / k J )

Estufa Kerosene de 2.2 kW

Estufa GLP de 3,8 kW

Estufa GN de 7,5 kW


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donde

c x(t) concentración en el instante t en µg/ m3

F x tasa de emisión del contaminante x en µg/h

n tasa de recambio de aire en la habitación en h

-1

V volumen de la habitación en m3

Los valores de entrada a la modelación fueron:

- Tasa de recambio de aire : 1,5 h-1

- Volumen de habitación : 120 m3 (volumen típico según estudioGeotécnica)

- Consumo de combustible : 200 g/h (2,4 kW)- Contenido de S en kerosene : 0,30 % en masa (Norma Chilena Oficial)

0,15 % en masa (Norma Chilena No Oficializada)

0,05 % en masa (DS 16)0,04 % en masa (Norma Americana)

El gráfico 6 muestra la concentraciones de SO2 alcanzadas. Se observa que sobre latercera hora de funcionamiento se alcanzan concentraciones de equilibrio. El

kerosene 0,30 % de azufre alcanza concentraciones superiores a 6.500 µg/m3 y el

kerosene con 0,15 % de azufre alcanza concentraciones superiores a 3.000 µg/m3.Los kerosenes con contenidos de 0,05 y 0,04 % alcanzan concentraciones de

equilibrio muy similares de alrededor de 1100 y 900 µg/m3.

En Chile no existen normas de calidad de aire intradomiciliario, pero se adopta el

estándar americano de EPA para una hora de 1.000 µg/m3

de SO2. Este límite hasido marcado en el gráfico. Se observa que el kerosene con 0,04 y 0,05 % de azufreestán muy cerca de la concentración límite exigida. El kerosene con 0,30 y 0,15 %de azufre superan el límite en menos de media hora de funcionamiento del artefacto.

La escasa diferencia observada entre los casos de 0,04 y 0,05 % de azufre permitededucir que el valor de 0,05 % en masa de azufre puede ser adecuado para el uso deeste combustible en estufas.


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Gráfico 6: Modelación de la concentración de SO2 alcanzada en una habitación de 120 m3 y

con tasa de recambio de aire 1,5 h-1 para kerosene de distintos contenidos de azufre.

3.4 COMPUESTOS AROMATICOS

Los combustibles líquidos de petróleo contienen una amplia variedad de

hidrocarburos. Químicamente el petróleo crudo consiste principalmente en alcanos,cicloalcanos, y aromáticos. Los petróleos combustibles también contienen alquenosque se forman en el craqueo durante los procesos de refinamiento.

Para entender las diferencias que presenta cada una de las estructuras, se da una breve explicación de cada uno de estos tipos de hidrocarburos:

- Los alcanos son cadenas de hidrocarburos ordenadas, que presentan fórmulasmoleculares del tipo CnH2n+2. Ejemplos son: metano, butano, n-propano y n- butano.

- Los cicloalcanos corresponden de cierto modo a alcanos estructurados en formade ciclos cerrados. Presentan fórmulas moleculares del tipo CnH2n. Ejemplos son:ciclopropano y ciclopentano.

- Los alquenos corresponden a cadenas de hidrocarburos similares a los alcanos, pero en que dos carbonos vecinos comparten un par de electrones, formando unenlace doble. Ejemplos son: etileno, propileno, 1-buteno, 2-buteno.

0

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Tiempo (h)

C o n c e n t r a c i ó n d e S O 2

( u g

/ m 3 )

0,30 % S

0,15 % S

0,05 % S

0,04 % S


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- Finalmente los aromáticos corresponden a hidrocarburos estructurados en formade anillos de seis átomos de carbono con tres enlaces dobles. Una estructuratípica es el benceno, C6H6, que tiene tres enlaces dobles. Además, dos o tres deestos anillos se pueden unir, formando compuestos conocidos como hidrocarburosaromáticos policíclicos (HAP). Estos pueden formarse durante el proceso derefinamiento o durante la combustión. En la combustión, los HAP se forman bajocondiciones de llamas de premezclas ricas y llamas de difusión. Además, sonimportantes precursores en la formación de hollín (Warnatz et al.,1999; Turns,2000; Borman y Ragland,1998).

Uno de los principales problemas de los aromáticos es su efectos tóxico ocancerígeno. Dentro de los efectos más peligrosos de los bencenos y de loshidrocarburos aromáticos policíclicos se encuentran el ser potenciales inductores deleucemia y cáncer pulmonar (Hester y Harrison, 1995).

En Chile, la modificación al DS 456 en el DS 16 y la Norma Chilena No Oficializadahacen mención de los aromáticos en el sentido de “informar” el contenido de estos.Si bien incluir este requisito conforma un avance, esto no representa ningunaexigencia de contenido límite. Sería importante fijar un límite para los aromáticos presentes en la composición del kerosene, debido a emisiones evaporativas, y ademásanalizar la influencia de los compuestos más importantes del kerosene (no sólo de losaromáticos) en la formación de hidrocarburos aromáticos en la combustión.

Es complejo proponer un límite de contenido de aromáticos sin conocer la cantidad de compuestos orgánicos volátiles que produce. Por esto es recomendable realizar un estudio de la volatilidad de kerosene con distintas cantidades de aromáticos dentrode una cámara estanca con condiciones de temperatura, humedad relativa yventilación controladas, de modo de representar las condiciones ambientalesintradomiciliarias en la región Metropolitana. De esta forma se podrá analizar elcontenido de compuestos orgánicos volátiles que se producen a través del tiempo yanalizar la composición de estos mediante cromatografía de gases.

Por otro lado, para el análisis de la influencia de los compuestos más importantes delkerosene en la formación de hidrocarburos tóxicos sería necesario primero reconocer las especies más abundantes dentro del kerosene, recopilar los mecanismos dereacción de estas especies, modelar a través de algún programa computacionalconocido, como el Jet Stirred Reactors (Lindstedt y Maurice, 2000), la combustiónde estas especies y efectuar variaciones en la composición del kerosene para analizar

la influencia en la emisión de hidrocarburos tóxicos.


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3.5 POLITICAS DEL GOBIERNO E INFLUENCIA DEL MEJORAMIENTO DELKEROSENE EN EL MERCADO

Actualmente en Chile no existe una política de subsidio de combustibles dirigido alos estratos socioeconómicos más bajos. Lo que sí existe es un crédito por efecto delFondo de Estabilización del Precio del Petróleo. Este fondo tiene por objetivoamortiguar las fluctuaciones de corto plazo del precio internacional del petróleo. Elfuncionamiento es el siguiente: se estima un precio esperado del petróleo a mediano plazo y a este se le aplica una banda de fluctuación. Si el precio internacional está bajo el piso de la banda, el gobierno aplica un cargo, y si el precio está sobre el techode la banda, se entrega un crédito. De esta forma, el dinero proveniente de los cargosva al Fondo de Estabilización y se entrega como crédito en los momento en que el precio está sobre el techo de la banda.

Un posible mejoramiento del kerosene traería como consecuencia una subida en su precio debido a dos causas. La primera es que sería necesario comprar crudos máslivianos, que son los de menor contenido de azufre, para la elaboración delcombustible. Alternativamente sería necesario incluir plantas desulfatadoras dentrode las refinerías. Por otra parte, el mejoramiento de la composición del kerosene para disminuir las emisiones evaporativas y de hidrocarburos no quemados tambiéntraería como consecuencia una subida en el precio debido a la necesidad de cambiosen el procesamiento.

Debido a la economía de libre mercado existente en Chile, el aumento en el preciodel kerosene debido a un mejoramiento en su composición, debiera reflejarse en unaumento en el precio al consumidor. Como se dijo anteriormente, el sector consumidor más importante es el residencial.

Según las estadísticas obtenidas dentro del estudio de Geotécnica se mostró que el51% de los consumidores de kerosene para estufas corresponde al estratosocioeconómico bajo, 38% el estrato socioeconómico medio y 11% al estratosocioeconómico alto. Estas estadísticas muestran que el sector más afectado por el posible aumento en el precio sería el estrato de menores recursos. A su vez estesector demostró ser el con mayor cantidad de problemas pulmonares en invierno.

Debido a que actualmente el gas natural abarca sólo ciertos sectores de barrios deestratos socioeconómicos altos y medios, lo lógico sería comparar los escenarios de precios entre kerosene y gas licuado. En términos de precio por unidad calorífica,

actualmente el gas licuado cuesta alrededor de 1,5 veces lo que cuesta el kerosene(gas licuado: 7.64 $/MJ de fuente GASCO; kerosene: 4.99 $/MJ, de fuente estacionesde servicio). Un aumento en el precio del kerosene haría disminuir este diferencialde precios.


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Las consecuencias que acompañarían a un aumento en el precio del kerosene serían, por un lado, un cambio en el consumo de kerosene a gas licuado, y por otro lado,mejoramiento de las condiciones de calidad del aire intradomiciliario. Con relación aesto último, se produciría un gran beneficio en la salud de las personas frente a lasenfermedades respiratorias de invierno, especialmente en niños y ancianos (estudioGeotécnica). También, se reduciría las consecuencias tóxicas de largo plazo, comocáncer y enfermedades pulmonares, por las emisiones de compuestos aromáticos deorigen evaporativo y producto de la combustión.

Dadas las consecuencias sociales que podría traer un mejoramiento en lacomposición del kerosene, este proceso debiera ir acompañado de una campaña deeducación, especialmente dirigida al estrato socioeconómico bajo, enfocada hacia losdaños en la salud de las personas debido a los componentes tóxicos del kerosene y alos beneficios en la salud que traería como consecuencia un mejoramiento de sucomposición. Estas campañas debieran ir acompañadas de datos técnicosdeterminantes en la generación de contaminantes.

3.6 CONCLUSIONES

El principal sector consumidor de kerosene es el residencial, que utiliza estecombustible principalmente en estufas. Un porcentaje menor de consumocorresponde al sector industrial minero, que utiliza el kerosene en la industria delcobre y salitre. Sin embargo, en los últimos años ha habido un gran aumento delconsumo de este combustible que no ha sido asignado a ningún sector específico.

La normativa chilena referida a los requisitos para kerosene industrial y domésticocuenta una exigencia de contenido de azufre de 0,3%. Dado que el kerosene esusado en estufas, el contenido de azufre se transforma en altas emisiones de SO2 enla combustión, lo que es poco adecuado al interior de los hogares. Existe tambiénuna Norma No Oficializada que aumenta la exigencia a 0,15% en masa para laRegión Metropolitana. Además, las modificaciones al DS 456 presentes en el DS 16exigen que el kerosene usado en la Región Metropolitana debe tener 0,15% de azufrey, a partir del 1 de abril de 2000, reducir el contenido a 0,05%. Por otra parte, en lanormativa americana se hace una distinción entre dos calidades de kerosene: uno concontenido de 0,04% para el uso sin conductos de evacuación, y otro de 0,30% parausar con conductos de evacuación.

Los resultados de la modelación de las concentraciones de SO2 emitidas por estufas

funcionando con kerosene con distintos porcentajes de azufre mostraron que, tanto para contenidos en masa de 0,30% y 0,15% de azufre, el estándar de calidad de aire

de EPA de 1.000 µg/m3 para una hora de exposición se supera ampliamente. Sólo elkerosene con un contenido de 0,04 % de azufre mostró concentraciones bajo estelímite.


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A pesar de la potencial toxicidad de los compuestos aromáticos, actualmente noexiste ninguna exigencia en cuanto al contenido máximo de estos compuestos en elkerosene. Para establecer el nivel de exigencia se propone llevar a cabo un estudioen cámara estanca del efecto de distintos contenidos de aromáticos en la emisión decompuestos orgánicos volátiles. Además, se propone analizar la influencia de lacomposición del kerosene en la emisión de hidrocarburos no quemados que pudieranser tóxicos, como es el caso de los hidrocarburos aromáticos polinucleares.

Un posible mejoramiento de la composición del kerosene traería como consecuenciasuna subida en el precio al consumidor. En Chile el sector residencial de mayor consumo corresponde al estrato socioeconómico más bajo. Esto traería comoconsecuencias, por un lado, disminución en el consumo de este combustible y un posible equiparamiento con el consumo de gas licuado, y por otro, beneficios en lasalud de las personas. Este mejoramiento debiera ir acompañado de campañas deeducación para informar a las personas acerca del daño que produce el consumo delkerosene con la composición que tiene actualmente, y los beneficios en salud quetraería el mejoramiento de su composición.

3.7 PLANES DE ACCION

Los planes de acción que debieran seguirse son:

Compuestos Aromáticos

a) Estudiar la influencia de la composición del kerosene en la evaporación decompuestos aromáticos. Para esto se debe introducir una cantidad de kerosene enuna cámara estanca, con condiciones ambientales controladas de forma de simular condiciones dentro de un hogar en Santiago. Analizar mediante cromatografía lacomposición del aire ambiental a medida que transcurre el tiempo. Introducir variaciones en la composición del kerosene para analizar su influencia dentro delos compuestos orgánicos volátiles generados.

b) Estudiar la influencia de la composición del kerosene en la generación decompuestos aromáticos durante la combustión. Para esto se debe reconocer especies más abundantes en la composición del kerosene y modelar su combustióna través de un programa computacional. Introducir variaciones en la composicióndel kerosene para analizar su influencia dentro de los productos de combustióngenerados.

c) Evaluar y analizar la emisión de compuestos aromáticos por evaporación y por combustión.

d) Estudiar modificaciones pertinentes en la composición del kerosene para adecuar emisión de compuestos aromáticos a estándares internacionales.


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Contenido de azufre

e) Según el DS 16, a partir de abril del 2000 el contenido máximo de azufre debe ser 0,05% en masa, por lo que esta restricción está vigente. Sin embargo, esnecesario controlar el cumplimiento de esta obligación.

Normativas

f) Modificar Norma Chilena Oficial introduciéndole los límites indicados en el DS16 y los límites en su composición para controlar emisión de compuestosaromáticos.

Impacto en el Mercado

g) Estudiar impacto económico del mejoramiento del kerosene con respecto a preciosde fabricación, impacto en precios al consumidor y consecuencias en el mercado.Respecto a esto último se debiera analizar la influencia en el uso de combustiblesy cambio de artefactos.


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4 NORMATIVA PARA ARTEFACTOS DE LLAMA ABIERTA

4.1 REVISION DE NORMATIVAS

A continuación se realiza una revisión de normativas nacionales e internacionales para artefactos de llama abierta de uso intradomiciliarios. Se compara los estándaresde emisión y pruebas de funcionamiento que se aplican a los artefactos según lasdistintas normas. Además, se propone modificaciones que podrían ser adecuadas para las normativas chilenas.

4.1.1

PROCEDIMIENTOS Y EXPRESION DE RESULTADOS

Para poder entender y comparar mejor las normativas, a continuación seentrega un breve resumen de los procedimientos de medición más comunes yde las formas de expresar los resultados.

Existen dos procedimientos básicos para medir emisiones:

Con Campana

Cubriendo el artefacto emisor con una campana normalizada, en cuyo ductode salida se introduce una sonda. Como la medición directa de laconcentración de contaminante no entrega información útil debido a quedepende de la dilución con aire externo, este resultado se expresa medianteuna razón respecto a la concentración de CO2 medida. Alternativamente se puede expresar en términos de concentración en base seca y libre de aire.Esta última puede ser calculada basándose en la concentración de CO2 o deO2 medida, mediante las siguientes fórmulas:

M

M N N

CO

X CO X

)(

)()%()%(

2

2 ⋅= ó M M

N X O

X )%())%(21(

21)%(

2

⋅−

=

N X )%( porcentaje de contaminante X referido a los

productos de combustión en base seca y librede aire.

N CO )%( 2 porcentaje de CO2 calculado para los

productos de la combustión del gasconsiderado, en base seca y libre de aire.

M M M OCO X )%(,)%(,)%( 22 concentraciones de X , de CO2 y O2 medidas

en. las muestras tomadas durante el ensayo decombustión.


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Cuando el resultado se expresa como razón de contaminante respecto a la

razón de CO2 medida, esto corresponde al término M

M

CO

X

)(

)(

2

de la primera

ecuación. Este resultado puede ser expresado en términos de

N X )(% multiplicando por N CO )(% 2 .

En Cámara Estanca

Introduciendo el artefacto emisor a una cámara estanca y midiendo laconcentración de contaminante a través del tiempo. En general, el resultadose expresa mediante concentración de contaminante alcanzada cuando el CO2alcanza una concentración preestablecida. Este resultado puede ser expresadotambién como razón de contaminante respecto a la concentración de CO2medida, y como porcentaje en base seca y libre de aire de acuerdo a loexplicado anteriormente.

4.1.2

NORMATIVA CHILENA

Se realizó una revisión de la normativa chilena referida a artefactos de llamaabierta para uso intradomiciliario. A continuación, se entrega un detalle de laaplicación y principales requisitos exigidos en relación a la emisión decontaminantes.

Estufas a Kerosene

NCh1907/1Of95 Estufas a Kerosene–Parte 1: Requisitos Generales de

Fabricación

Esta norma especifica los requisitos de fabricación de las estufas a kerosenecon consumo de 80-600 g/h. Dentro de los ensayos de funcionamiento globalque los fabricantes deben realizar a estos artefactos se encuentra un ensayo decombustión con campana en el que se especifica que la relación de CO/CO2debe ser menor que 0,03 (esto corresponde a 4635 ppm de (CO) N considerando 15,45 % de (CO2) N ). Se realiza además un ensayo de operacióncontinua en el que la estufa es sometida a 5000 ciclos de apertura y cierre deldispositivo regulador de la combustión, pero dentro de las pruebas que serealizan al finalizar los ciclos no se mide emisiones de ningún tipo.

NCh1907/2Of95 Estufas A Kerosene–Parte 2: Métodos de Ensayo

En esta norma se indica los procedimientos para efectuar los ensayos enestufas a kerosene. Con respecto a la obtención de la relación CO/CO2 seespecifica que se debe tomar muestras mediante una sonda de aspiraciónubicada en la chimenea de una campana normalizada que se coloca sobre laestufa. Se indica además que deben realizarse pruebas a condiciones


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normales y anormales de funcionamiento. Estas últimas corresponden allama al mínimo, al máximo y mientras el artefacto se apaga naturalmente (seacaba combustible).

Estufas a Gas

NCh1976Of92 Artefactos de Uso Doméstico para Calefacción Local, queUsan Combustibles Gaseosos, Estufas a Llama Abierta noConectadas–Requisitos Generales de Fabricación yMétodos de Ensayo

Se aplica a estufas a gas en que la combustión se produce en un quemador expuesto al aire ambiente. Existe un requisito de hermeticidad del circuito degas, en que se exige que la fuga total, durante el funcionamiento y en elmomento de interrumpir el suministro, debe ser inferior o igual a 70 cm3/h.Además, dentro de las pruebas de funcionamiento global se especifica que elcontenido de CO debe ser menor o igual a 0,01 % cuando el CO 2 alcanza 2,4% bajo condiciones de llama estable en cámara estanca (esto corresponde auna razón CO/CO2 igual a 0,004 y a 579 ppm de (CO) N considerando 13,89

% de (CO2) N ). El método de ensayo indica que la medición se debe realizar con el artefacto en régimen, usando gas de referencia, y en condiciones de presión nominal y consumo nominal, mediano y reducido.

Por último, se incluye un estudio de funcionamiento prolongado, en el que elartefacto es sometido a 40 ciclos, cada uno consistente en 180 minutos defuncionamiento y 20 o más sin funcionar, con el gas combustible a presiónmáxima. Al finalizar este ensayo, el artefacto debe cumplir con una serie derequisitos que incluyen que el contenido de CO en los productos decombustión sea menor o igual a 0,01 % cuando el CO2 alcanza 2,4 %.

Estufas a Gas Catalítico

NCh1975/1Of92 Artefactos de Uso Doméstico para Calefacción Local, queusan Gases Licuados de Petróleo - Estufas Catalíticas -Requisitos Generales de Fabricación y Métodos de Ensayo

Esta norma se aplica a estufas catalíticas. Al igual que la norma para estufasa gas, se especifica que el contenido de CO debe ser menor o igual a 0,01 %

cuando el CO2 alcanza 2,4 % bajo condiciones de llama estable y presión yconsumo nominal (razón CO/CO2 igual a 0,004 ó 579 ppm de (CO) N considerando 13,89 % de (CO2) N ).

Esta es la única norma que incluye la medición de tasa de gases no quemados.Esta se refiere a la razón entre el volumen de hidrocarburos no quemados quese liberan en la cámara estanca en un tiempo determinado y el del gasadmitido en el artefacto durante el mismo tiempo, cuando la alimentación es


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JIS S 2039/1987 Japanese Industrial Standard Semi-Closed Type Oil BurningSpace Heaters.

Esta norma se aplica a estufas a kerosene y otros combustibles derivados del petróleo. Los principales requisitos encontrados fueron la exigencia de unarazón de CO/CO2 de 0,02 como máximo en los productos de combustión(esto corresponde a 3090 ppm de (CO) N considerando 15,45 % de (CO2) N ).

EN 30/1971 Aparatos Domésticos que Utilizan Combustibles Gaseosos

Esta norma define las características de construcción y funcionamiento,técnicas de ensayo y marcado de las cocinas que usan combustibles gaseosos.Las exigencias de combustión que exige son similares a la norma chilena.Además, exige que para el horno la cantidad de CO generada no debesobrepasar 0,20 % (2000 ppm de (CO) N ) con cada uno de los gases dereferencia.

Exigencias encontradas en estudio de Geotécnica

Dentro del estudio de Geotécnica se encontraron normas relacionadas conestufas a kerosene. Dentro de estas se documentó que exigencias encontradasen cuanto a hidrocarburos, CO y NO2. En el caso de los hidrocarburos, lasnormas más recientes (en el estudio no se especifica cuáles) establecíanlímites de tasas de hidrocarburos no quemados de 4 %. Para el CO, la normafrancesa NF D 35-300 limitaba el contenido a 0,008 % cuando el CO 2alcanzaba 2,4 % en cámara estanca (razón CO/CO2 igual a 0,003 o 464 ppmconsiderando 15,45 % de (CO2) N ). En el caso del NO2 las normas americanas

ANSI Z21.76/1994 y ANSI Z21.1.11.2/1996 limitaban la emisión a 5 µl/kJ

(9,6 µg/kJ).

4.2 COMPARACION DE NORMATIVAS

La tabla 7 presenta un resumen de las exigencias de combustión para los artefactosde llama abierta mencionados según las normativas revisadas. El CO se presenta entérminos de ppm (CO) N para poder apreciar mejor las diferencias.

En la tabla se observa que, en el caso de las estufas a kerosene, la tolerancia en laemisión de CO en Chile supera las normas internacionales. Además, no incluyeexigencias a tasa de hidrocarburos no quemados ni exigencias en la emisión de NO2.Por otra parte, las estufas a gas y gas catalítico superan levemente las exigenciasespañolas en cuanto a CO, pero incluyen exigencias de tasa de hidrocarburos noquemados durante el período de marcha normal. Este requisito no se incluye en lanorma española.


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Tabla 7: Tabla comparativa de exigencias de combustión a aparatos de llama abierta deuso intradomiciliario.

Artefactos ppm (CO) N Tasa de hidrocarburos no

Quemados

NO2

Estufa aKerosene

4635 ppm (NCh1907/1Of95)464 ppm (NF D 35-300)3090 ppm (JIS S 2039/1994)

4 % (normas más recientessegún Geotécnica)

5µl/kJ (ANSIZ21.76/1994,ANSIZ21.1.11.2/1996)

Estufa aGas

579 ppm a condiciones normales ydespués de funcionamientoprolongado (NCh1976Of92)529 ppm (UNE-EN 449/AC;1997)

Estufa aGasCatalítico

579 ppm a condiciones normales y

después de funcionamientoprolongado (NCh1975/1Of92)529 ppm (UNE-EN 449/AC;1997)

4% marcha normal

8% período de encendido(NCh1975/1Of92)8 % período de encendido(UNE-EN 449/AC;1997)

Cocina

1000 ppm en cada quemador conconsumo total y medio.2000 ppm en cada quemador congas límite de combustiónincompleta y con funcionamientosimultáneo de todos los quemadoresy el horno. (NCh927/1Of97)

Cabe destacar las pruebas de funcionamiento prolongado aplicadas en Chile a ciertosartefactos. Estas pruebas son de especial interés por que permiten apreciar eldeterioro del artefacto en función del tiempo de uso. En la tabla 8 se muestra unresumen de la aplicación de estas pruebas según las normas chilenas.

Se observa que las cocinas son los únicos artefactos a los que no se les aplica ningúntipo de pruebas de funcionamiento prolongado. A las estufas de kerosene se lesaplica sólo una prueba de funcionamiento prolongado del dispositivo regulador decombustión, pero dentro de los ensayos que se realizan al finalizar los ciclos no seincluye la medición de CO. Sólo en los casos de las estufas a gas y las estufas a gas

catalítico se realizan pruebas de funcionamiento prolongado y se verifica que lascondiciones de emisión de contaminantes cumpla con los requisitos establecidos.


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Tabla 8: Pruebas de funcionamiento prolongado aplicadas a artefactos de llama abiertaintradomiciliarios según normativa Chilena.

Artefactos Procedimiento Aplicado

Realización de ensayos

de CO y/o tasa dehidrocarburos noquemados.

Estufa a Kerosene5000 ciclos de apertura y cierre deldispositivo regulador de lacombustión

No

Estufa a Gas

40 ciclos de 180 minutos defuncionamiento y 20 o más sinfuncionar, con el gas combustible a presión máxima.

Sí

Estufa a GasCatalítico

- 15 ciclos de 8 horas de

funcionamiento y 16 de detención,con gas de ensayo con más de -60 %de hidrocarburos no saturados ymenos de 500 ppm de hidrocarburoscon triples enlaces.- 300 horas seguidas con el mismogas.- 8 horas seguidas con gas butano.

Sí

Cocina - -

4.3 MODIFICACION DE NORMATIVAS

Es necesario destacar la importancia de los requisitos de fabricación en elfuncionamiento posterior de los artefactos, sobre todo en relación con la emisión decontaminantes intradomiciliarios. Por tratarse de artefactos nuevos, los requisitos decombustión exigidos a los fabricantes debieran ser exigentes, ya que obviamente, conel posterior uso que se les da a los artefactos, ellos se deterioran y reducen la calidad de la combustión. La experiencia obtenida en calefones es representativa de este problema. Actualmente a estos artefactos las normas chilenas de fabricación lesexigen una emisión de CO máxima de 1000 ppm, pero en las inspecciones periódicasde los calefones en uso el límite de aceptación es 400 ppm.

La comparación de normativas presentada anteriormente permite establecer criterios para reducir límites de emisión o incluir límites para emisiones que no se considerenen las normas chilenas. Para fijar límites adecuados, es necesario primeramenteestablecer límites de calidad de aire intradomiciliarios y estudiar en forma másdetallada las tasas de recambio de aire que existen en Chile.


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A continuación se presentan las principales conclusiones que se extraen de lacomparación de normativas. Estas ideas debieran orientar a cuales son las principales modificaciones que debieran estudiarse para las normativas chilenas.

Estudiar límites de emisión de CO en estufas a kerosene y cocinas

En las inspecciones que se realizan actualmente a calefones en uso se exige unaemisión igual o inferior a 400 ppm de (CO) N para su aprobación. Además, lasnormas chilenas establecen límites de 464 ppm para estufas a gas y catalíticas. Por otra parte, las normas exigen 4635 en estufas a kerosene y 1000 o 2000 ppm encocinas dependiendo del ensayo. Estos valores resultan demasiado altos y, en el casode la estufa a kerosene, poco exigentes respecto a las normas extranjeras. Esnecesario reducir estos límites hasta alcanzar estándares más exigentes y uniformes.Además, se recomienda el uso de índices de emisión, por ejemplo g/kJ.

Establecer Pruebas de Funcionamiento Prolongado

Las pruebas de funcionamiento prolongado permiten conocer como se comportan losartefactos con el envejecimiento y, en especial, tener noción del efecto del uso en elempeoramiento de los procesos de combustión.

Actualmente estas pruebas se aplican a estufas a kerosene, a gas y catalíticas, perosólo en las dos últimas se comprueba que las emisiones se mantengan bajo loslímites. Sería importante incluir la medición de emisiones en las estufas a kerosene yextender estos procedimientos a las cocinas.

Para lograr esto, se hace necesario previamente analizar en forma más detallada laduración y condiciones de funcionamiento bajo las cuales se aplican estas pruebas,de modo de aplicar ensayos que sean lo suficientemente prolongados yrepresentativos de un envejecimiento real. Además, lo prolongado de los ensayosdebiera asociarse con el uso que se le da a los artefactos en los hogares.

Debiera calcularse un factor de deterioro con las emisiones del artefacto antes ydespués de los ensayos prolongados. La aprobación de los artefactos debiera reflejar el efecto de su deterioro por el uso, por lo que al valor que se mida se le debierasumar el efecto por deterioro para su aprobación. De esta forma:

FD E E E ACONSIDERAD ⋅+=

donde

E emisiónFD factor de deterioro


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con

OOPROLONGADCIONAMIENT ANTESDEFUN

PROLONGADO ENTOFUNCIONAMI DE ANTES PROLONGADO ENTOFUNCIONAMI DE DESPUES

E

E E FD

−=

Por otra parte, el factor de deterioro debiera servir también como parámetro paraestablecer la duración de los artefactos sin la necesidad de una revisión técnica delartefacto, bajo condiciones de funcionamiento normales.

Los sellos de certificación de estos artefactos debieran incluir la duración estimadadesde la compra del artefacto en conjunto con las demás condiciones de mantencióny ubicación de los artefactos. De esta forma, y de aplicarse inspecciones periódicas,los inspectores podrían obtener valiosa información para facilitar los procedimientos.

Incluir límites de emisión de NO2

El NO2 se conoce como un agudo irritante de membranas mucosas y contribuyente aenfermedades respiratorias como enfisemas, fibrosis pulmonar crónica e infecciones bacterianas en los pulmones. Dentro de los requisitos exigidos para los artefactos enChile no se mide ni limita la emisión de NO2. Es por esto que se propone incluir lamedición y restricción del NO2 para todos los artefactos.

Dentro de las normas primarias de calidad del aire vigentes en Chile se encuentra la

exigencia de 100 µg/m3 de NO2 como media aritmética anual máxima. Este límite esmuy alto comparado con países europeos, por ejemplo, en Suiza el límite es 30

µg/m3. Para fijar un límite para los artefactos es más adecuado considerar límites para menores rangos de tiempo, por ejemplo para 1 hora. Sólo se encontró el límite

aplicado a 24 horas de exposición en Suiza, correspondiente a 80 µg/m3.

La única referencia de límites de emisión de NO2 encontrada fue el límite americano

de 5 µl/kJ para estufas a kerosene. Se modeló la concentración alcanzada para estelímite bajo las mismas condiciones que las usadas para la modelación de SO2 en elcapítulo anterior. Esta modelación se muestra en el gráfico 7. Se observa que la

concentración de equilibrio alcanzada se acerca a los 400 µg/m3. Este valor es 5veces superior al límite Suizo para 24 horas. Indudablemente un límite paraexposiciones de menor tiempo debiera ser mayor, pero debido a que no se tienen másreferencias habría que estudiar el tema con más profundidad antes de fijar un límiteadecuado.


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Gráfico 7: Concentración de NO2 alcanzada en una habitación de 120 m3, con una tasa de

recambio de 1,5 h-1, con una fuente emisora de 5 µµµµl/kJ (9,6 µµµµg/kJ).

Incluir medición de tasa de hidrocarburos no quemados

Se propone además la medición de tasa de hidrocarburos no quemados en estufas a

kerosene, estufas a gas y cocinas. No sería adecuado establecer límites de este tiposin antes analizar el efecto de la composición de los combustibles en la generación dehidrocarburos no quemados que puedan ser extremadamente tóxicos a la salud humana.

4.4 CONCLUSIONES

La normativa chilena es poco exigente comparada con las normas extranjeras encuanto a la emisión de CO en artefactos de llama abierta intradomiciliarios. Además,sólo restringe la emisión de hidrocarburos no quemados en el caso de estufascatalíticas y no incluye restricciones a la emisión de NO2 en ningún artefacto.

En el caso de estufas a gas y catalíticas, la normativa chilena incluye pruebas defuncionamiento prolongado, después de las cuales se comprueba el cumplimiento delos límites exigidos a las emisiones de CO e hidrocarburos. Sería apropiado extender estas pruebas a todos los artefactos. Además, se propone la obtención de un factor dedeterioro de las emisiones para el cálculo de la duración de los artefactos con elenvejecimiento y para aplicar en la aprobación de los artefactos en las pruebas de

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5

Tiempo (h)

C o n c e n t r a c i o n d e N O 2 ( u g / m

3 )


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funcionamiento. El sello de certificación tendría que incluir este valor dentro de lasespecificaciones técnicas.

Con respecto a las emisiones de CO, los límites de la norma chilena para estufas akerosene y cocinas resultan demasiado altos. Se propone reducir y uniformar estoslímites para adecuarse a las exigencias de otros artefactos y a normativasinternacionales. Además, se recomienda el uso de índices de emisión.

También se propone la medición de emisiones de NO2. No se propone un límite, por la necesidad de más referencias acerca de límites de exposición para tiemposreducidos.

Además, se recomienda la medición de hidrocarburos no quemados en estufas akerosene, estufas a gas y cocinas. Para fijar límites al combustible sería necesarioestudiar el efecto de la composición de combustible en la emisión de hidrocarburostóxicos.

Cabe destacar que es indispensable establecer estándares de calidad de aireintradomiciliarios para Chile para poder fijar límites de emisión adecuados en losdistintos tipos de artefactos.

4.5 PLANES DE ACCION

Los planes de acción que debieran seguirse son:

Establecer límites de calidad del aire

a) Estudiar y establecer límites de calidad de aire intradomiciliario de CO, NO2 ehidrocarburos.

Reducir límites de emisión de CO en estufas a kerosene y cocinas

b) Reducir límites de emisión de CO en cocinas. Para esto debiera modelarse elcomportamiento de las concentraciones alcanzadas según distintas emisiones delartefacto. Se sugiere considerar un volumen de habitación mínimo de 16 m3

acuerdo a lo establecido en el DS 222 y una ventilación de 3 a 4 cambios de aire por hora de acuerdo a la NCh1960.Of 89 ( Aislación Térmica). Luego se tendríaque comparar los resultados obtenidos con el estándar de calidad del aire para

concentraciones de CO intradomiciliario y seleccionar la emisión que se ajusta alestándar.

c) Reducir límites de emisión de CO en estufas. La selección debiera seguir elmismo procedimiento anterior, pero sería necesario estudiar volúmenes típicosdonde se instalan las estufas y considerar entre 1 y 1,5 cambios por hora deacuerdo a lo dispuesto para salas de estar o comedores en la NCh1960.Of 89( Aislación Térmica).


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Implementar límites de emisión de NO2 e hidrocarburos

d) Implementar la medición de NO2 e hidrocarburos en cocinas y todo tipo deestufas. Los límites de emisión debieran obtenerse de acuerdo a los estándaresde calidad del aire para las concentraciones de NO

2 e hidrocarburos, y en base al

procedimiento de la letra b) para cocinas y de la letra c) para estufas.

Implementar pruebas de funcionamiento prolongado

e) Analizar la metodología de las pruebas de funcionamiento prolongado. Enfocar esto a que los ciclos y duración de las pruebas sean representativas de la realidad de uso que se da a los artefactos.

Estudiar la aplicación de factor de deterioro

f) Estudiar los ensayos de ensayos de deterioro que debieran realizarse.

g) Efectuar medición de emisiones de CO, NO2 e hidrocarburos antes y después delas pruebas de funcionamiento prolongado con tal de obtener factores dedeterioro para cada uno de estos contaminantes.

h) Incluir ensayos en las normativas chilenas.


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5 CREACION DE PROCEDIMIENTOS DE CERTIFICACION DE ARTEFACTOS

5.1 PROCEDIMIENTOS DE CERTIFICACION ACTUALES

Actualmente el Departamento de Productos de la SEC es el encargado de que los productos de gas y combustibles líquidos que se comercializan en el mercado chilenocumplan con la legislación y la normativa vigente. Para certificar estos productos sedispone de los procedimiento

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