Resumen del proyecto.

El proyecto consiste en la investigación y desarrollo de un equipo Thermo Air Cleaner, que limpiará el aire de elementos contaminantes en espacios interiores, particularmente en ciudades altoandinas como La Oroya. Adicionalmente aportará un ambiente temperado, lo cual coadyuvará a la prevención de enfermedades broncopulmonares como el asma y las bronquitis obstructivas, y sistémicas como el cáncer, como también los efectos adversos del aire interior contaminado sobre el sistema reproductivo y el desarrollo de otros órganos vitales; alergias; y cambios en la conducta y en la actividad cerebral, sobre todo en niños menores de 6 años.

El principal resultado del proyecto será el equipo limpiador y calefactor validado en sus propiedades deseadas, y condiciones creadas para facilitar la transferencia. El prototipo usará un panel de control; filtros electroestáticos, filtros Hepa y adsorbedores de carbón activado. Tendrá también sensores de elementos presentes en el aire, un ventilador axial y una resistencia eléctrica como mecanismo de calentamiento. El prototipo será económico, eficiente, y permitirá la inhabilitación del calentador en climas que no lo requieran, lo cual le conferirá versatilidad para ser usado también en otros lugares del país.

El impacto de esta investigación se reflejará en el control ambiental de los efectos nocivos del aire contaminado sobre la salud de las poblaciones; en particular sobre los niños, que son los que más permanecen en espacios interiores y que por su constitución son mas vulnerable ante los elementos contaminantes del aire circundante.

En 2005, el equipo formado por los doctores Hugo Villa, Godofredo Pebe y Gonzalo Cervantes realizó un experimento por el que se les concedió el premio Kaelin de Hematología. Los facultativos hallaron que de un total de 93 recién nacidos en La Oroya, el 25% presentaba niveles de plomo por encima de los 10ug/dl que el máximo permitido por la OMS; y el resto, concentraciones que fluctuaban entre los 6ug/dl y los 10ug/dl. De esta prueba se deduce que la toxicidad se transmite al feto durante la gestación, a través del aire contaminado que respira la madre.

Internacionalmente la Environment Protection Agency de los Estados Unidos de América (EPA) ha fijado estándares para la calidad del aire que actualmente no se cumplen en muchas ciudades altoandinas de nuestro país y que resultan particularmente críticos para la ciudad de La Oroya, considerada la 6ta. ciudad más contaminada del mundo.

El equipo que desarrollará el Proyecto permitirá cumplir estos estándares en ambientes interiores. Participarán en su desarrollo los grupos de investigación Núcleo Nuevos Productos e Innovación (NPI) de Ingeniería Industrial, Yachay de Química, y Taller Avanzado de Electrónica, los tres de la PUCP como entidad solicitante. Participará además como entidad colaboradora el Instituto de Investigación de Ingeniería Industrial de la UNMSM.


1. Problema central.

El problema central que aborda este Proyecto es la contaminación del aire en espacios interiores en ciudades altoandinas, causados por la actividad industrial, la locomoción colectiva, los biocombustibles primarios empleados para cocina y calefacción y otros agentes gatillados por la acción humana, contaminación que se ve exacerbada por las bajas temperaturas y la altura (menos contenido de O2 disponible) que torna a las personas más propensas a contraer enfermedades respiratorias y otras patologías de mayor o menor severidad. Ello afecta particularmente a los niños que, por encontrarse en crecimiento, absorben con mayor facilidad los contaminantes, que incluso afectan en su sistema circulatorio.

El Instituto de Investigación de la Facultad de Ingeniería Industrial de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos ha desarollado desde el año 2000 una serie de estudios referidos a la contaminación atmosférica, publicados en la revista 'Industrial Data' y en el libro 'Gestión de la Calidad del Aire'. En ello se señala la contaminación de ambientes interiores de ciudades altoandinas como un problema de características alarmantes que afecta especialmente a cuatro grupos de mayor vulnerabilidad: niños, madres gestantes, ancianos y enfermos.

La Organización Panamericana de la Salud, OPS-OMS, a través del Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente - CEPIS, realizó en 2003 un diagnóstico comparado entre la calidad del aire al interior de viviendas de poblaciones altoandinas del Perú y el nivel promedio de Latinoamérica y El Caribe, estableciendo una tasa de 5 a 2, lo cual de por sí justifica el presente Proyecto. La población afectada siente esta diferencia, como lo demuestra una reciente encuesta (IPP PUCP, 2008) en que el 66% de los entrevistados de comunidades altoandinas considera la contaminación del aire como su mayor problema ambiental.

1.1 Causas:

a) Contaminación por el efecto combinado de infiltración de aire con contaminación industrial y minera desde el exterior, y contaminación endógena por formaldehídos, CO2, humo de cigarro, monóxido de Carbono (CO), dióxido de Nitrógeno (NO2), dióxido de Azufre (SO2), material particulado (PM), hidrocarburos policíclicos aromáticos (HAPs), compuestos orgánicos volátiles (VOC).

b) Factores climáticos y geográficos, como las bajas temperaturas, que generan inversión térmica lo cual impide la dispersión de contaminantes.

c) Factores orográficos y altitudinales que restringen la movilización de los vientos.

1.2 Efectos o consecuencias.

Enfermedades respiratorias exacerbadas por bajas temperaturas, tales como infecciones respiratorias agudas, consecuencias adversas en el embarazo, cáncer al pulmón, enfermedades crónicas al pulmón (bronquitis crónica, asma, etc.), enfermedades asociadas al corazón, cáncer del tracto nasofaríngeo y de la laringe, problemas oculares, tuberculosis pulmonar; morbilidad poblacional; costos en salud; pérdidas de productividad laboral.

Hasta el 24% de la carga de morbilidad mundial se debe a la exposición a riesgos ambientales como la contaminación en espacios interiores. En un informe de la Organización Mundial de la Salud (OMS, 2008), se demuestra que gran parte de estos riesgos ambientales puede evitarse mediante intervenciones bien orientadas. En el informe también se estima que más del 33% de las enfermedades de los niños menores de cinco años se debe a la exposición a riesgos ambientales. En el caso del Perú, la tasa de morbilidad por enfermedades respiratorias es mayor en las ciudades alto andinas que en el resto del país.

3. Hipotesis básica.-

Es posible desarrollar un equipo Thermo Air Cleaner que disminuya la contaminación del aire - y opcionalmente eleve la temperatura - de espacios interiores en ciudades altoandinas contaminadas por la acción humana y condiciones naturales.

6.1 Objetivo general.-

Diseñar y construir un equipo Thermo Air Cleaner que reduzca la contaminación y tempere el aire en el interior de habitaciones altoandinas y cumpla los estándares de Calidad del Aire Puro recomendados por la OMS.

6.2 Objetivos especificos.

Diseñar el equipo Thermo air cleaner.
Desarrollar la ingeniería base y de detalle del prototipo diseñado.
Construir y probar los prototipos inicial y final.
Validar e iniciar la certificación del prototipo final según normas técnicas INDECOPI.
Proteger y difundir los resultados de la investigación.

Se han realizado estudios sobre contaminación de aire en espacios interiores y aun sobre la influencia de variables tales como la humedad y la temperatura. Sin embargo, no han sido encontrados estudios sobre efectos combinados de la contaminación ambiental en ciudades de altura.

Por otro lado se ha reportado una fuerte contaminación exógena en ciudades altoandinas, dramático en particular en la ciudad de La Oroya que se encuentra entre las diez ciudades más contaminadas del mundo [Blacksmith Institute,2007], debido a la presencia en el aire de metales pesados como el óxido de zinc y el plomo.

Rios (1995) detalla metodologías y procedimientos que permiten establecer los lineamientos para la implantación y desarrollo de un programa de monitoreo de calidad de aire (PMCA), en base a normativas internacionales (ECA) aplicando dicho monitoreo a una empresa metalúrgica cuyo proceso de producción involucra las operaciones de fundición y refinación, conjuntamente con la combustión.

Se ha identificado las siguientes patentes, para la descontaminación de aire en interiores, pero sin resolver problemas en altura ni de calentamiento.

- USA 382524 Aparato purificador de aire para habitaciones. Vortice Electrosociali SPA: Con filtro del tipo: electrostático, con capa de resinas espumosas, desodorizante en láminas de carbón, lámpara ultravioleta germicida. Con entrada de aire inferior y salida por la parte superior. Con 02 ventiladores centrífugos después de los elementos filtrantes.

- ES 2 100 673 Purificador de aire ambiental portátil. Honeywell Inc: Con filtro HEPA tubular. Siendo la entrada del aire tangencial y la salida radial. Con un ventilador centrífugo.

- WO 02/04094 Filtrador y purificador de aire ambiental contaminado: Con filtro metálico tipo baffle, de fibra de vidrio, electrostático de fibra electrostática de polipropileno y espuma autocargable de poliuretano, de carbón activado, HEPA. Con entrada y salida de aire axial. Con 01 ventilador centrifugo.

- 2 240 316 Purificador de aire comprendiendo un dispositivo catalítico electrostático de plasma frío. Deparia Engineering SRL: Con filtro red metálica acoplada a un generador de alta tensión, capa perforada de fibra de poliestireno cargada con carbón activado, capa de fibra de poliéster recubierta de TiO2, capa de poliéster recubierta con carbón activado, red metálica. Con entrada y salida de aire axial. Por convección natural.

Contrastando con el estado del arte reflejado en las patentes, los resultados del proyecto propuesto del equipo Thermo Air Cleaner integran la función de calentamiento con la de descontaminación del aire en ambientes interiores en regiones frías, siendo de bajo costo y eficiente.

A nivel de la subregión andina no se ha reportado fabricación ni investigación de equipos similares.

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