Proyecto de Tesis Hidrocarburos Aromaticos
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1 UNIVERSIDAD NACIONAL “SAN LUIS GONZAGA” DE ICA Facultad de Ingeniería Química Nivel de emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la combustión de la leña y sus efectos contaminantes Presentado por: Arango Fernandez Alder Guerra Matta Oscar Hernandez Guillermo Vielka Huamán Huachua Jancarlos Ivan Quilca Arhuata Jimy
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UNIVERSIDAD NACIONAL
“SAN LUIS GONZAGA” DE ICA
Facultad de Ingeniería Química
Nivel de emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la
combustión de la leña y sus efectos contaminantes
Presentado por:
Arango Fernandez Alder
Guerra Matta Oscar
Hernandez Guillermo Vielka
Huamán Huachua Jancarlos Ivan
Quilca Arhuata Jimy
ICA – PERÚ
2013
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INDICE
INTRODUCCIÓN
I. PROBLEMA DE LA INVESTIGACION
I.1 Delimitación del Problema a estudiar
I.2 Formulación del problema
I.3 Importancia
II. MARCO TEORICO
II.1Marco Teórico
II.2Marco Conceptual
III. HIPÓTESIS Y VARIABLES
III.1 Hipótesis
III.2 Variables
III.3 Operacionalización de Variables
IV. OBJETIVOS
IV.1 Objetivo General
IV.2 Objetivos Específicos
V. ESTRATEGIAS METODOLÓGICA
V.1 Tipo, Nivel y Diseño de Investigación
V.2 Población y Muestra
V.3 Técnicas de Recolección de Información
V.4 Instrumentos de Recolección de Información
V.5 Técnicas de Análisis e Interpretación de Datos
VI. MATRIZ DE CONSITENCIA
VII. FUENTES DE INFORMACIÓN
VIII. CRONOGRAMA
IX. PRESUPUESTO
X. ANEXOS
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INTRODUCCIÓN
Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAHs) y sus derivados están
asociados al aumento en la incidencia de diversos tipos de cáncer en el hombre.
Dadas las diferentes fuentes de estos compuestos y el hecho de que algunos
grupo poblacionales que residen o trabajan en ambientes directamente
influenciados por estas fuentes están sometidos a un riesgo mayor, se hace
necesario el monitoreo biológico de exposición a estos compuestos que se puede
realizar mediante la determinación de la concentración de sus metabolitos en
fluidos biológicos acompañado de un efecto bioquímico resultante de su presencia
en el organismo
El objetivo del siguiente proyecto de tesis es realizar una revisión de los
hidrocarburos aromáticos policiclicos, considerando su generación a partir de la
quema de la leña, sus efectos sobre la salud y los aportes del laboratorio para
evaluar la exposición a los mismos
Los PAHs son compuestos orgánicos formados por dos o más anillos aromáticos
condensados .los anillos pueden estar en formas rectas, anguladas o racimadas.
La estructura condensada más sencilla, formada por solo dos anillos aromáticos
en el naftaleno
El venzo(a) pireno(BAP) es uno de los PAHs que posee la capacidad de
desarrollar efectos carcinogénicos , genotoxicos y/o mutagenicos y se halla
presente en la mayoría de las fuentes de producción de estos compuestos. Lo
anterior, sumado al tiempo de permanencia en el medio ambiente (vida media en
el suelo d 162 días), hacen que este compuesto sea empleado como elemento de
referencia en estudios ambientales
Cuando una sustancia química es liberada en una área amplia como una planta
industrial o se libera desde un contenedor, como un tambor o una botella, entra al
medio ambiente como emisión química solo cuando entra en contacto con la
misma. La exposición a una sustancia química en el medio ambiente puede darse
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al respirar, consumir o beber sustancias que contienen la sustancia química o al
tocar la sustancia con la piel
Si la persona ha estado expuesta a sustancias peligrosas como los hidrocarburos
aromáticos policiclicos , hay varios factores que determinaran si se presentan
efectos dañinos , los tipos de efectos que ocurrirán y la gravedad de los
mismos .esos factores incluyen la dosis ( que cantidad) , la duración(cuanto
tiempo ) , la ruta o vía de exposición (respiración , ingestión , bebida o contacto
con la piel), las otras sustancias químicas a las cuales eta expuesto y sus
características individuales como edad , sexo , estado nutricional , características
familiares , estilo de vida y estado de salud
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I. PROBLEMA DE LA INVESTIGACION
I.1 Delimitación del Problema a estudiar
I.1.1 Espacial
Estudio experimental, y estadístico de la cantidad de emisión de
hidrocarburos aromáticos policíclicos en la combustión de la leña y sus
efectos contaminantes que puedan generar.
I.1.2 Temporalmente
Se realizara acabo todo este estudio experimental en el año 2013.
I.2 Formulación del problema
El problema metodológico es el siguiente ¿Cuál es el nivel de emisión
de hidrocarburos aromáticos policiclicos en la combustión de la leña y
cuáles son sus efectos contaminantes?
I.3 Importancia
En el PERU, en casi toda la sierra y muchos hogares de la costa, sobre
todo de las zonas rurales , utilizan como combustibles la leña de
diferente especies vegetales , las cuales queman en sus precarias
cocinas , donde el humo resultante de la combustión , llena el ambiente
de la cocina y muchas veces se esparce por toda la casa ,
contaminando el aire que respiran sus ocupantes , en este humo se
encuentra en diversos componentes químicos que pertenece a los
llamados Hidrocarburos aromáticos policiclicos , que producen severa
contaminación al medio ambiente y son considerados potenciales
cancerígenos .Por eso motivos es preciso desarrollar una investigación
que permita cuantificar estas sustancias y dar a conocer sus peligros
para las personas que utilizan la leña como combustible para preparar
sus alimentos o en cualquier otra actividad en donde esta tenga que
combustionar
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II. MARCO TEORICO
II.1 HUDROCARBUROS AROMATICOS POLICICLICOS (HAP)
II.1.1 Definición
Los hidrocarburos aromáticos policiclicos (HAP) son un grupo de
compuestos químicos que se forman, principalmente, durante la combustión
incompleta de carbón, petróleo, gas, basura u otras sustancias orgánicas.
La mayoría de estos compuestos no tienen utilidad, a excepción de su
utilización en el campo de la investigación. Unos pocos son utilizados en
medicinas y para fabricar tintes, plásticos y pesticidas
Pueden ser encontrados por todas partes en el medio ambiente, es decir,
en el aire, agua y en la tierra .Existen más de 100 compuestos conocidos
de la familia de los HAP.
Aunque los efectos sobre la salud de los HAP individualmente no son
exactamente iguales, los 15 HAP de la tabla siguiente son considerados
como un grupo:
Acenaftileno Benz(a)antraceno
Benzo(k)fluoranteno Pireno
fluoreno Acenafteno
Benzo(a)pireno Benzo(ghi)perileno
fluoranteno Dibenzo(ah)antraceno
antraceno Venzo(b)fluoranteno
Como este compuesto puros, los HAP generalmente se presenta como
solidos incoloros, blancos o amarillo verdoso pálido. La mayoría de los
HAP no se encuentran solos en el medio ambiente ( incluidos
aquellos encontrados en lugares donde existen residuos peligrosos),
bastantes son encontrados como mezclas de 2 o más HAP .pueden
aparecer también en el aire , adheridos a partículas de polvo , o en el
terreno o en los sedimentos como sólidos .igualmente pueden encontrarse
en sustancias naturales tales como petróleo , carbón , alquitrán de carbón ,
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creosota o el alquitrán utilizados en afaltos y tejados . La mayoría de los
HAP no son fácilmente solubles en agua, pero algunos se evaporan
rápidamente al aire. Los HAP generalmente no se queman fácilmente y
pueden permanecer en el medio ambiente por meses o años.
En el hogar, los HAP están presentes en el humo de tabaco, humo de
chimeneas, tratamientos de creosota a la madera, cereales, granos,
harinas, pan verduras, frutas, carne, comidas preparadas y bebidas. La
comida puede haber sido contaminada durante su crecimiento en suelos
contaminados o por el contacto con atmosferas contaminadas o durante su
elaboración.
Para mucha gente la mayor exposición a los HAP ocurre en el lugar de
trabajo. Se han encontrado en plantas de producción de alquitrán de
carbón, plantas de coquización, plantas de producción de bituminados y
asfaltos.
2.1.2. Particularidades de los HAPs
Los siguientes complementaran esta introducción:
La actividad cancerígena.
Sus fuentes.
Depósitos.
La actividad cancerígena de los HAP
Los hidrocarburos aromáticos policiclicos representan un grupo muy
importante de compuestos cancerígenos. La historia de la detección,
síntesis y estudio biológico de los HAP está directamente relacionada con el
establecimiento de la actividad cancerígena de los alquitranes del carbón.
En 1775, un cirujano inglés, Percivall Pott, observo que el cáncer escrotal
de los limpiadores de chimeneas provenía de los depósitos de hollín del
carbón. Resultado del descubrimiento de Pott fueron numerosos los
estudios biológicos que continuaron su estudio sobre el carbón, pero que,
por aquel entonces, tuvieron poco éxito.
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Sin embargo, en 1916, Yamagiwa e Ichikawa, en experimentos con ratas,
detectaron cáncer en la mayoría de ellas. Poco después, y alentado por
este último descubrimiento, un grupo de químicos ingleses llevaron a cabo
estudios analíticos sobre el carbón, y así fue como lograron constatar la
actividad cancerígena del primer HAP puro, el dibenzo(a,h)antraceno, la
cual fue establecida por Kennaway en 1930.
Posteriormente, en 1933, Cook aisló el benzo(a) pireno (BaP) del alquitrán
proveniente del carbón.
El BaP se considera como indicador de la presencia de los HAP en el
medio ambiente, debido a que no se conoce ningún caso en que haya
detectado algún HAP y el BaP no haya estado presente. Al mismo tiempo,
el BaP no es el componente mayoritario del grupo que según los últimos
estudios se puede considerar que llega al centenar de HAP descubiertos.
Los HAP han sido estudiados extensamente en estudios biológicos y se
han probado repetidas veces el elevado poder cancerígeno de algunas
sustancias tetra- y pentaciclicas.
De acuerdo con el IARC Monograph on the Evaluation of the Carcirogenic
Risk of Chenicals to man (IARC, 1973), se confecciona una tabla de HaP
con mayor potencia cancerígena probada con animales.
Benz(a)antraceno Benzo(b)fluorante
Benzo(j)fluoranteno Benzo(a)pireno
Benzo(e)pireno Criseno
Dibenzo(ah)antraceno Ddibenzo(h,rst)pentafeno
Dibenzo(ae)pireno Ddibenzo(ah)pireno
Dibenzo(ai)pireno Ddibenzo(al)pireno
Indeno(1,2,3-cd)pireno Ffluoranteno
Todos no tienen la misma actividad cancerígena y no todos han sido
igualmente estudiados, además entre los no incluidos hay muchos de los
que se sospecha que lo son. El más popular en experimentos con animales
es el BaP, con el que ya se han probado en más de 10 especies distintas.
Los HaP generalmente actúan de forma local, apareciendo los tumores en
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el lugar de la administración del compuesto. Posteriormente estudios, han
demostrado la aparición de diversos tipos de cáncer, así como tumores
pulmonares, etc.
Fuentes de los HAP
Ya en nuestros días, se disponen de datos que conforman un completo
inventario de las emisiones de HAP, pero para tan solo unos compuestos.
Del producto que más datos se dispone es del B(a)P, pero es dudoso que
el contenido de este, el cual varia de una fuente a otra, pueda ser tomado
como una medida del potencial cancerígeno de un ambiente determinado.
Este último factor no depende solo de la emisión, ya que la contaminación
actual del aire depende de factores locales, y estos pueden variar el efecto
cancerígeno de una atmosfera concreta. En el caso del humo de los
vehículos, el B(a)P solo es el culpable de un 8% de la potencia cancerígena
total, y en el caso del humo del tabaco, tan solo un 1%.
Calefacciones domesticas con carbón
Depende del tipo de combustible empleado y del tipo de estufa, situándose
su distribución entre 2.2 mg BaP/kg y 380 mg/kg, valores correspondientes
a la combustión de briquetas de antracita y a la de una estufa convencional,
respectivamente.
Plantas industriales y centrales térmicas de carbón
La mayor parte de las cenizas volátiles procedentes de grandes plantas es
precipitada en separadores y la emisión final de partículas en el humo es
baja, en comparación con la de tipo doméstico. El orden de magnitud del
B(a)P puede ser estimado basándonos en datos obtenidos de centrales en
EE.UU.
Fueron investigadas ocho centrales con capacidades entre 35 y 550 ton/h
de vapor. La emisión de B(a)P de cuatro de esas plantas estaba en el rango
de 0.50-0.97 mg/kg de carbón. Y en las otras fueron encontrados los
valores de 0.5 mg/kg de carbón a pleno rendimiento y 3.0 mg/kg de carbón
a 75% de su capacidad. Valores similares de emisión se han encontrado
10
para plantas con capacidades entre 430 y 98 ton/h de vapor (0.5 y 3.5 mg
B(a)P/kg de carbón pulverizado, respectivamente).
Trafico automovilístico
Alrededor de 150 diferentes HAP han sido detectados en el escape de los
humos de los vehículos y 73 de estos han sido identificados por técnicas de
cromatografía de gases y espectrógrafo de masas. Algunos estudios han
demostrado que sobre la base del consumo de gasolina anual la producción
de B(a)P puede ser estimada en 2 ton.
Investigaciones acerca de los diferentes factores que pueden determinar el
aumento de los HAP emitidos han dado los siguientes resultados:
o Relación combustible/aire, un exceso de combustible (mayor al
estequiométrico) aumenta enormemente la emisión de HAP. Un incorrecto
ajuste del vehículo (el ideal es 8% en volumen de CO) emite 0.4 mg de
B(a)P con el motor en caliente, pero solo 0.02 mg si está bien ajustado.
o Compuestos aromáticos contenidos en el combustible, la variación del
contenido de algunos compuestos aromáticos en combustible disponibles
comercialmente tiene una influencia en las emisiones totales de HAP entre
12,1-22,8 mg B(a)P.
o Contenido en HAP del aceite de lubricación; se llega a la conclusión que no
tiene influencia alguna en la emisión de HAP.
De acuerdo con todo estos resultados, se demuestra que las emisiones de B(a)P
por los motores diésel son menores que las de los motores de gasolina.
Depósitos de los HAP
Materia particulada de aerosol
En extractos de partículas materiales suspendidas se han detectado por
cromatografía gaseosa y caracterizada por espectrometría de masas cerca
de 130 HAP; 56 de ellos fueron identificados por comparación con patrones.
Recientemente han sido caracterizados 120 HAP por los anteriores
métodos en combinación con resonancia magnética nuclear.
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Por razones metodológicas, la muestra de aire son generalmente
analizadas solo para el B(a)P; sin embrago, como ya se ha mencionado la
medida de la concentración de B(a)P puede ser usada para indicar la
presencia de HAP en una muestra de aire ambiente. Pero no para medir su
actividad cancerígena.
Numerosas experiencias demuestran que la concentración de B(a)P en el
ambiente es mayor durante la época invernal que durante el verano. Esto
suele darse especialmente en áreas desarrolladas, ya que durante el
invierno aumentan el número de aparatos calefactores en las viviendas, que
suelen ser de carbón.
Analizando datos de varias ciudades europeas y americanas se observa
que la concentración de B(a)P es generalmente mucho mayor en las
ciudades europeas, probablemente debido a la utilización de otros métodos
de calefacción, menos contaminantes, en las ciudades americanas.
TERRENO
La contaminación del terreno debida a los HAP puede ser atribuida casi
exclusivamente a emisiones procedentes de procesos de Combustión.
Varias investigaciones demuestran que los HAP no son absorbidos por las
raíces de los grandes árboles.
SEDIMENTOS
Existen numerosos estudios realizados sobre muestras de sedimentos
correspondientes a esos intervalos temporales, dando como resultados la
ya presumible mayor concentración de BaP en áreas de mayor población.
Han sido detectados por GC/MS unos setenta HAP e identificados, por
comparación con estándares, unos 40 de ellos.
PETROLEO
En muestras de petróleo crudo se han detectado, por GC, 120 HAP y 60
carbazoles. Posteriormente caracterizados por absorción ultravioleta y
espectrometría de masas, 50 fueron identificados por comparación con
estándares. Los compuestos predominantes suelen ser derivados metilo de
las siguientes bases aromáticas: Naftaleno, bifenilo, fluoreno,
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dibenzotiofeno, fenantreno, fluoranteno, pireno, benzo(b)nafto-(2,1-
d)tiofeno, trifenileno, criseno, benzo(b) fluoranteno y benzo(e)pireno.
La relativa baja concentración de B(a)P, aproximadamente 0,1 mg/Kg de
petróleo, es sorprendente en comparación con el resto de los HAP
presentes. Estudiando, de forma más profunda, 30 HAP de los
identificados, se puede deducir que las concentraciones de estos dependen
del grado de refino del petróleo. Estudios posteriores han encontrado otros
factores como la temperatura máxima del depósito, que junto con el anterior
se observa que en las profundidades del tanque las concentraciones de
HAP se desarrollan de forma abiologica.
AGUA
Hasta el presente, no existe un inventario completo de los HAP en agua de
consumo humano.
Solo existen estudios de B(a)P y de algunos otros HAP, aunque las
investigaciones recientes se centran en la deposición de HAP en procesos
de ozonización, cloración, floculación y adsorción en procesos de fangos
activos.
FANGOS PROCENDENTES DE PLANTAS DEPURADORAS
La fase coloidal, de partículas dispersas procedentes del agua residual,
puede ser considerada como un sistema colector de desechos
antropogenicos. Como la materia partícula presente en el aire, los fangos y
el agua residual en general, representan agentes contaminantes del medio
ambiente debido a los procesos técnicos, actividades domésticas y
actividades agrarias.
Setenta HAP han sido detectados e identificados por los procedimientos ya
mencionados.
Los compuestos más representativos han sido los derivados del tiofeno
(dibenzotiofeno, naftotiofeno, derivados del metilo, etc).
Estudios realizados con datos de más de 30 plantas de tratamiento de
aguas residuales han dado como resultados concentraciones similares para
el conjunto de los HAP, dando como consecuencia la igualdad de fuentes
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de contaminación, tanto en el caso de aguas residuales domesticas como
industriales.
La concentración de HAP existente en estos casos está en una relación de
1:10, es decir, por ejemplo, que está entre 0,55-5,50 mg/Kg de fango seco;
por el contrario, en el caso de los HAP en el aire, esta relación de del orden
de 1:20.
Estas experiencias se han realizado sobre la base de una planta de
tratamiento de aguas residuales para 20.000 habitantes, analizando
afluente, efluente, arenas y fangos. Después de la precipitación, en el agua
de salida se produce un pequeño aumento de HAP con respecto a la
entrada de este mismo proceso.
ALIMENTOS
Los alimentos pueden ser contaminados por HAP de tres formas:
contaminación debida al aire ambiente, por procesos de ahumado o por
calentamiento en corriente de gas. Los datos difieren según se una de
estos casos, asi la comida contaminada por el aire tiene una gran
concentración en derivados del tiofeno y los vegetales contaminados de
esta forma generalmente contienen mayor cantidad de HAP que la carne o
el jamon ahumado. Han llegado a detectarse aumentos en la concentración
de HAP formados desde las proteínas, carbohidratos o lípidos, pero solo a
altas temperaturas.
Estudios recientes han demostrado que cualquier individuo puede ingerir,
por via alimentaria, alrededor de 24-85 mg de BaP durante su vida.
2.2. LA LEÑA.
2.2.1. DEFINICION
La leña es la madera utilizada para hacer fuego en estufas, chimeneas o
cocinas. Es una de las formas más simple de biomasa usada mayormente
para calefactar y cocinar. Es extraída de los árboles.
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2.2.2. CARACTERISTICAS DE LA LEÑA
ESPECIES.
La leña utilizada en los hornos industriales es de eucalipto o de huarango
preferencialmente. Además se emplean otras especies que tienen tallo duro
a fin de que la combustión perdure por largo tiempo. Las especies de tallo
liviano son poco usadas en hornos ya que su combustión es rápida.
HUMEDAD
El contenido de humedad de la leña es una variable importante a considerar
pues afecta la eficiencia de combustión e incide en los costos de utilización.
Por lo general se emplea leña con una humedad inferior al 30% que tiene
poder calorífico de 3.500 Kcal/Kg. La leña seca (con un 8% de humedad)
tiene mayor aceptación ya que su poder calorífico es superior a 4.500
Kcal/Kg.
2.2.3 COMBUSTION DE LA LEÑA
La leña como material relativamente inflamable, presenta una serie de
fases durante el proceso de su combustión. Cuando sobre ella incide una
fuente calorífica se produce la fase de precalentamiento, expulsando hasta
los 100 °C el agua que contiene y formando en su entorno vapor de agua
por la evaporación, cuando dicha temperatura sigue elevándose las resinas
que contenga son expulsadas hasta alcanzar la temperatura de los 200°C,
produciéndose a su vez mas vapor de agua procedente de las capas más
interiores.
La segunda fase es la de la combustión de los gases y que perdura hasta
los 300-400°C, la cual comienza al mezclarse los gases procedentes de la
pirolisis de la leña con el comburente existente en el entorno, es decir, se
producirá la ignición de dichos gases mezclados ya que la leña ha
alcanzado su punto de inflamación. Una vez incendiados dicho gases
aparece la llama, no siendo necesaria a partir de este momento la fuente de
calor que alimentaba dicha combustión, también siguen generándose más
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vapor de agua del interior de la misma; posteriormente al alcanzar los 600-
1000°C en la parte superior aparecerá una nueve de vapor de agua, mezcla
de gases no quemados y humos, denotándose la llama de color azulada. La
última fase es la combustión del carbón o carbonización de la leña que la
reduce a cenizas y aparece gran cantidad de humo y una llama azulada
que envuelve a todo el perímetro del trozo de la leña que está en dicha
fase.
2.2.4. CONTAMINACION POR QUEMA DE LA LEÑA
La leña que no arde debidamente convirtiéndose en dióxido de carbono da
lugar a productos de combustión incompleta: básicamente monóxido de
carbono, pero también benceno, butadieno, formaldehido, hidrocarburos
poli aromáticos y muchos otros compuestos peligrosos para la salud. Se
piensa que el mejor indicador de peligro para la salud causado por el humo
de combustión son las pequeñas partículas, que contienen muchas
sustancias químicas.
Las dos especies de leña medidas (Acacia spp. y Eucalyptus spp.)
producían unas 25 veces más partículas que el GLP, y otros combustibles
de biomasa producían todavía más. No se dispone en los países en
desarrollo de estudios comparativos entre emisiones de especies de
maderas duras y blandas, aunque datos ocasionales indican algunas
diferencias. Sin embargo, estudios realizados en los Estados Unidos y otros
países desarrollados (p.ej. Fine, y Cass y Simoneit, 2002; Environment
Australia, 2002) han concluido que las especies de madera dura producen
en general emisiones algo más bajas que las de madera blanda al
quemarse en chimeneas, lo que puede ser la más cercana comparación
con los fogones típicos de los países en desarrollo. No obstante, no es
probable que las diferencias por especies sean significativas en
comparación con las que resultan de otros parámetros que condicionan el
efecto sobre las personas, como la humedad del combustible, la tasa de
combustión, la ventilación y el tipo de cocina.
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Conviene observar que el uso de carbón vegetal, combustible relativamente
limpio, puede ir en aumento en algunos países en desarrollo, especialmente
en el Africa urbana, mientras que el consumo de leña y otra biomasa sólida
en los hogares descienden lentamente. El carbón vegetal, sin embargo,
puede implicar otros tipos de riesgos para la salud, asi como repercusiones
forestales.
NIVELES DE CONTAMINACION EN LOS HOGARES Y EXPOSICION DE
LAS FAMILIAS
En muchos hogares de países en desarrollo se utilizan cocinillas de leña sin
chimeneas o campanas que recojen al humo para expulsarlo al exterior.
Aunque no se han hecho encuestas a gran escala estadísticamente
representativas, cientos de pequeños estudios en el mundo en situaciones
locales típicas han revelado que tales cocinillas producen importantes
concentraciones de pequeñas partículas en el interior de la casa, que
pueden alcanzar a largo plazo niveles de 10 a 100 veces superiores a los
recomendados por la Organización Mundial de la Salud (OMS) en sus
directrices recientemente revisadas sobre la calidad del aire para proteger
la salud (OMS, 2005). Ni siquiera las cocinillas con chimenea eliminan la
contaminación en el interior de la casa, ya que a menudo bastante humo se
queda en el aposento o vuelve a la casa desde el exterior.
Las emisiones de contaminantes nocivos para la salud por cada actividad,
combinadas con el uso diario en la proximidad inmediata de las grandes
poblaciones, significan que la combustión de biomasa en los hogares
expone considerablemente a la población a contaminadores importantes.
Esta exposición es probablemente mayor que la causada por el uso
mundial de combustibles fosiles (Smith, 1993), y alcanza su mayor
intensidad entre las mujeres y los niños pobres de los países en desarrollo,
tanto en zonas rurales como urbanas, ya que estos sectores de la población
son los que más suelen estar presentes mientras se cocinan los alimentos.
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II.2 Marco Conceptual
II.2.1 Benzopireno
El benzopireno es un hidrocarburo policíclico aromático potencialmente
carcinógeno (a-benzopireno) y que contienen algunos alimentos, como las
carnes y el pescado.
El a-benzopireno pertenece a una clase de hidrocarburos aromáticos y que
comparten una estructura química básica, el anillo de benceno. Son
compuestos poco solubles en agua por tener propiedades hidrofóbicas
consistentes en 2 o más anillos bencénicos, ya sea en forma simple o
múltiple, formando cadenas o racimos. Ejemplos de hidrocarburo policíclico
aromático son el naftaleno, el acenaftileno, el 1,8-Etilennafteno, el 2,3-
Bencindeno, el Fenantreno, el Antraceno, el 1,2-Benzofenantreno y el
antraceno.
En especial, el a-benzopireno es uno de los derivados de mayor factor de
riesgo, tras largos periodos de consumo, puede desencadenar desórdenes
celulares produciendo cáncer.
Está considerada la novena sustancia más peligrosa debido a su potencial
tóxico en la salud humana por la Comprehensive Environmental Response,
Compensation, and Liability Act of de la Agency for Toxic Substances and
Disease Registry de los Estados Unidos.1
El a-benzopireno se produce por condensación de cinco anillos de benceno
durante los procesos de combustión a temperaturas de 300 a 600 °C
(incendios forestales, carbón, petróleo, grasas), en especial cuando estos
son parciales. El consumo de tabaco y la yerba mate son una fuente de
benzopireno, así como algunos procesos industriales y algunos alimentos.
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II.2.2 Fluoreno
Es un hidrocarburo aromático policíclico. Forma cristales blancos que
presentan una característica, olor aromático similar al de la naftalina. Tiene
un color violeta de fluorescencia, de ahí su nombre.
II.2.3 El fluoranteno
Es un hidrocarburo aromático policíclico (HAP) con fórmula molecular
C16H10. Su nombre deriva de la fluorescencia que presenta a la luz UV. Al
igual que los otros HAP, se produce durante la combustión de ciertos
productos orgánicos. Es altamente carcinógeno Fluoranteno.
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III. HIPOTESIS Y VARIABLES
III.1Hipótesis
Nivel de emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la combustión
de la leña y sus efectos contaminantes es elevado
III.2Variables
III.2.1 Variables independientes
Tipo de leña
Composición química del vegetal
Cantidad de efluentes gaseosas
Equipos de combustión
III.2.2 Variables dependientes
Efectos sobre la salud y el medio ambiente
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III.3 Operacionalización de Variables
Variables Independientes Concepto Indicadores Índice
Tipo de leña De tallo grueso. Más tiempo de duración en la
combustión.
Conteo de leña consumida.
De tallo delgado. Muy poco tiempo de duración en la
combustión.
Conteo de leña consumida.
Composición química del
vegetal
Gran porcentaje de humedad
en la leña.
No ayuda en la eficiencia de
combustión.
Cuantía de cenizas dejada por la
combustión de la leña.
Pequeño porcentaje de
humedad en la leña.
Ayuda en la eficiencia de combustión. Cuantía de cenizas dejada por la
combustión de la leña.
Cantidad de efluentes
gaseosos
Emisión en grandes
cantidades.
Mayor contaminación. Análisis de las sustancias
contaminantes por muestreos.
Emisión en pequeñas
cantidades.
Menor contaminación. Análisis de las sustancias
contaminantes por muestreos.
Equipos de combustión. Hornos Secado de la leña. Conteo de leña secada.
Variable Dependiente Concepto Indicadores Índice
Efecto sobre la salud y el
Medio Ambiente
Enfermedades cancerígenas. Presencia de niños y mujeres con
enfermedades.
Reporte en los hospitales de las
personas afectadas a causa de
estas enfermedades.
Contaminación al ambiente. Hallazgos de contaminación en los
campos de cultivo.
Cuantía de alimentos contaminados.
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IV. OBJETIVOS
IV.1 Objetivo General
Cuantificar el nivel de emisión de hidrocarburos aromáticos policiclicos en
la combustión de la leña y sus efectos contaminantes
IV.2 Objetivos específicos
Establecer los métodos de análisis más adecuados para determinar
cuantitativamente los hidrocarburos aromáticos policíclicos
Establecer qué tipo de hidrocarburos aromáticos policiclicos contiene la
leña usada en la región de ICA
Determinar las enfermedades más comunes que generan los hidrocarburos
aromáticos policiclicos en las personas expuestas a los humos y gases
generados durante la combustión de la leña.
V. ESTRATEGIA METODOLÓGICA
V.1 Tipo, Nivel y Diseño de Investigación
El proyecto de investigación es de tipo aplicada porque tiene como
propósito fundamental cuantificar las sustancias llamadas Hidrocarburos
aromáticos policíclicos, y dar a conocer sus peligros para las personas que
utilizan la leña como combustible para preparar sus alimentos o en
cualquier otra actividad donde tenga que combustionar.
A la vez la investigación es de nivel experimental porque se sabrá cuáles
son los parámetros que tiene los Hidrocarburos aromáticos policíclicos en la
combustión de la leña.
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V.2 Población Y Muestra
La población de estudio esta constituidos por toda la combustión de la leña
en la región de Ica.
La muestra de estudio está definida de modo de muestreo probabilístico,
puesto que para la combustión de la leña todos los lugares de la región Ica
tienen la misma probabilidad de ser elegidos, por los costos del Proyecto de
Investigación se determinó elegir el Distrito de Ocucaje que representa el
5% de la población total.
V.3 Técnicas de Recolección de Información
Como técnicas de recolección de información se aplicaron:
- La investigación bibliográfica, para obtener información acerca de la
emisión de hidrocarburos policicliclicos.
- El Experimento ya que en el trabajo de investigación se manipularán las
variables independientes y se realizarán pruebas experimentales.
V.4 Instrumentos de Recolección de Información
Los instrumentos de recolección de información que se va aplicar son:
- La ficha bibliográfica
- Una libreta
- Computadora portátil
V.5 Técnicas de Análisis e interpretación de datos
- Tablas comparativas
- Análisis estadísticos
23
VI. MATRIZ DE CONSISTENCIA
Título: Nivel de emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos en la combustión de la leña y sus efectos contaminantes
Problema General Objetivo
General
Bases Teóricas Hipótesis
General
Tipo de
Investigación
Variable Dependiente Población
¿Cuál es el nivel de emisión de
hidrocarburos aromáticos
policiclicos en la combustión
de la leña y cuáles son sus
efectos contaminantes?
Cuantificar el
nivel de emisión
de hidrocarburos
aromáticos
policiclicos en la
combustión de la
leña y sus
efectos
contaminantes
Los hidrocarburos
aromáticos policíclicos
(PAHs) y sus derivados
están asociados al
aumento en la incidencia
de diversos tipos de
cáncer en el hombre.
La leña es la madera
utilizada para hacer
fuego en estufas,
chimeneas o cocinas. Es
una de las formas más
simple de biomasa
usada mayormente para
calefactar y cocinar. Es
extraída de los árboles.
Nivel de emisión
de hidrocarburos
aromáticos
policiclicos en la
combustión de la
leña y sus
efectos
contaminantes
es elevado
De acuerdo al
propósito de la
investigación,
naturaleza de los
problemas y
objetivos
formulados en el
trabajo, el presente
estudio reúne para
ser calificado como
una investigación
aplicada.
Efectos sobre
la salud y el
medio
ambiente
La población de
estudio esta
constituidos por toda la
combustión de la leña
en la región de Ica.
Diseño de la
Investigación
Variables
Independientes
Muestra
El presente estudio
dada la naturaleza
de las variables,
materia de
investigación
responde a un
diseño
Experimental.
Tipo de leña
Composición
química del
vegetal
Cantidad de
efluentes
gaseosos
Equipos de
combustión
De la población
anterior se toma como
muestra el distrito de
Ocucaje que
representa el 5% de la
población total.
24
VII. FUENTES DE INFORMACIÓN
BIBLIOGRAFIA
1. Ballard D “How to Opérate an Amine Plant”, Hydrocarbon Processing, Vol
45, N° 4, pp.137 – 144, April, 1996.
2. Campbell, J.M.; “Gas Conditioning and Processing”, 5 TH ed, Campbell
Petroleum Series, Norman, OK, 1979
3. Crum, F.S. “There is a place for J-T plants in LPG recovery”, Oil & Gas
Journal, August 10, 1981, pp, 132 – 138.
4. Dingman, J.C, and Moorc, T.F., “Compare DGA and MEA Sweetening
Methods”, Hydrocarbon Processing, Vol.47. N° 7. Pp, 138-140, July, 1968.
5. Dunn, C.L., Feeitas, E.R., Hill, E.S., and Sheeler, J.E.R., “Shell Reveáls
Commercial Data on Sulfinol Process”, The Oil and Gas Journal, March 29,
1965, pp. 89 – 92.
6. Madelox, Dr.R.N., and Burns, M.D. “Hot Carbonate – Another Possibility”,
The Oil and Gas Journal; October 1967, pp. 167 – 173.
7. Marston, Mark, “What to look for in maintaining efficiency, boosting profits of
oil-absorption plants”, Oil & Gas Journal, September 19, 1983, pp. 109 –
112.
8. Odello R., “Systematic method aids choice of field gas treatment” Oil & Gas
Journal, “February 9, 1981, pp.103 – 110.
9. Pearce, R.L., “H2S Removal with MDEA”, GPA H2S Removal Panel Oil &
Gas Journal, July 24, 1978, pp. 46
10.Gustafson, K.J., and Healy, M.J., “Removal of Hydrocarbon Sulfide from
Natural Gas/Carbón Dioxide Mixtures with Molecular Sieves”, Gas
Conditioning Conference, 1968, University of Oklohoma
11.Hegwer, A.E., and Harris, R.A., “Selexol solves High H2S/CO2 Problem”,
Hydrocarbon Processing, Vol.49, N°.4, pp. 103 – 104, April, 1970
25
12.Perry, Charles R., “Desing and Operating Amine Units for Trouble Free
Unattended Operation”, Proceedings of the 1969 Gas Conditioning
Conference, University of Oklahoma, Norman, Oklahoma
VIII. CRONOGRAMA
ACTIVIDADES 2013
ENERO FEBRERO MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO
Formulación y Aprobación del
Proyecto
√
Revisión Bibliográfica √
Revisión y análisis de las
tecnologías y pruebas de
comparación y similitud
√
Análisis de resultados √ √
Evaluación y Control del
Proyecto
√ √
Informe Final √
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IX. PRESUPUESTO
IX.1 REMUNERACIONES
Apoyo Técnico 800.00
Otros 300.00
Sub-total: 1100.00
IX.2 BIENES
Material de oficina y escritorio 200.00
Material de laboratorio y reactivos 900.00
Material de impresión 150.00
Material bibliográfico 400.00
Otros 150.00
Sub-total: 1800.00
IX.3 SERVICIOS
Viáticos 300.00
Movilidad 150.00
Comunicaciones 50.00
Procesamiento de datos e impresión 200.00
Otros 100.00
Sub-total: 800.00
9.4 IMPREVISTOS 300.00
COSTO TOTAL DE EJECUCIÓN DEL PROYECTO 4000.00 S/.
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X. ANEXOS
CALEFACCIÓN A LEÑA
Así tan antiguo como la existencia del hombre es la utilización del fuego como
medio de calefacción. El control sobre él dispuso a voluntad, de un medio practico
para resguardarse de los crudos inviernos. Históricamente la leña ha sido el
método más tradicional de calefacción, aunque su utilización a cielo abierto
siempre restó eficacia a su poder calorífico. Con el nacimiento de los hogares
cerrados, se comenzó a aprovechar la verdadera potencia de la leña. Para
enumerar las ventajas de la leña es mezclar diferentes factores. Así podríamos
decir que:
Es un elemento combustible sin poder de explosión
Alto poder calórico de algunas especies
Elemento biodegradable aun después de su combustión
Precio razonablemente económico.
Recurso natural renovable.
Aspecto importante a tener en cuenta a la hora de tratar la leña es su humedad.
La leña para poder ofrecernos sus más altos poderes caloríficos ha de estar
liberada en su mayor parte de la humedad. Para ello es importante respetar los
tiempos de secado condicionados por el método de almacenamiento.
Se recomienda un tiempo mínimos de 12 meses, preferentemente
almacenándolos bajo techo, con circulación de aire.
28
POTENCIA Y RENDIMIENTO
La eficacia de una cocina a leña se mide por su rendimiento y este a su vez
determina el consumo. Factores ambientales pueden determinar la capacidad de
calor que puede emitir un hogar, pero más importante que las circunstancias
exteriores serán las del propio aparato las que determinen su verdadera capacidad
calorífica.
