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Changes in upper and lower carbon monoxide concentrations during butane heater operation in an enclosed tent

Este estudio demuestra que las concentraciones de monóxido de carbono en una tienda cerrada con un calentador de butano varían significativamente según la altura y la duración de la operación, mostrando inicialmente niveles más altos cerca del techo antes de desplazarse hacia concentraciones más altas cerca del suelo con el paso del tiempo, resaltando así la importancia crítica de considerar tanto la altura de medición como el tiempo transcurrido en las reconstrucciones de incidentes.

Autores originales: Jihyuk Kim

Publicado 2026-10-13

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CC BY 4.0

Autores originales: Jihyuk Kim

Artículo original bajo licencia CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). ✨ Esta es una explicación generada por IA del artículo a continuación. No ha sido escrita ni avalada por los autores. Para mayor precisión técnica, consulte el artículo original. Leer descargo de responsabilidad completo

Cuando un fuego arde dentro de un espacio pequeño y cerrado, como una tienda de campaña, consume oxígeno y libera gases invisibles, incluyendo el monóxido de carbono. Este gas es peligroso porque se une a la sangre con más fuerza que el oxígeno, privando al cuerpo de lo que necesita para respirar. Durante décadas, los investigadores han sabido que la cantidad de este gas en una tienda no es la misma en todas partes; puede ser mayor cerca del techo o mayor cerca del suelo dependiendo de cómo se mueve el aire y cuánto tiempo haya estado ardiendo el fuego. Esta variación hace que sea difícil reconstruir qué sucedió en un accidente trágico, especialmente cuando las personas están durmiendo en el suelo. Si una persona es hallada inconsciente cerca del suelo, la suposición simple de que el aire era peor en el techo podría conducir a la conclusión errónea sobre su exposición. Comprender cómo estos gases se mueven y cambian con el tiempo es esencial para reconstruir la historia de un incidente fatal.

Un investigador del Servicio Forense Nacional de Corea del Sur se propuso mapear este movimiento con precisión. Utilizó la misma tienda de campaña y el calentador de butano portátil involucrados en un incidente de campamento fatal real para realizar tres experimentos controlados. Su objetivo no era adivinar qué sucedió, sino medir exactamente cómo cambió el aire desde el momento en que se encendió el calentador hasta que terminó el experimento. Colocó sensores cerca del suelo, a pocos centímetros del suelo, y otros cerca de la parte superior de la tienda, a unos 140 a 150 centímetros de altura. Dejó que el calentador funcionara continuamente durante cuarenta minutos, registrando los niveles de monóxido de carbono y oxígeno cada tres minutos.

Los resultados revelaron un patrón cambiante que desafía una visión simple de cómo se comportan estos gases. En los primeros minutos después de encender el calentador, el aire cerca de la parte superior de la tienda contenía significativamente más monóxido de carbono que el aire cerca del suelo. En la marca de los tres minutos, los sensores cerca del techo registraron un promedio de 40.33 partes por millón, mientras que los sensores en el suelo registraron solo 8.67 partes por millón. Esta diferencia inicial tiene sentido porque el calor del fuego empuja el aire cálido y lleno de gas hacia arriba. Sin embargo, a medida que el calentador continuaba funcionando, la situación se revirtió. Para la marca de los treinta y nueve minutos, el aire cerca del suelo se había vuelto más peligroso, con niveles que aumentaron a un promedio de 101.67 partes por millón, mientras que los niveles cerca del techo se estabilizaron en 93.33 partes por millón.

El investigador encontró que el aire cerca del suelo acumuló monóxido de carbono a un ritmo más rápido que el aire cerca del techo. A lo largo del experimento, la concentración cerca del suelo aumentó aproximadamente 2.68 partes por millón cada minuto, en comparación con un aumento de aproximadamente 1.51 partes por millón cada minuto cerca de la parte superior. Esto significó que, aunque la parte superior de la tienda comenzó con niveles más altos, la parte inferior eventualmente alcanzó y superó a la superior. El momento en que ocurrió este cambio varió ligeramente entre los tres ensayos, ocurriendo en algún momento entre el minuto veintisiete y el treinta y tres. A pesar de este aumento tardío cerca del suelo, la cantidad promedio de monóxido de carbono que una persona habría respirado durante todo el período de cuarenta minutos fue aún mayor cerca de la parte superior de la tienda.

El estudio también rastreó los niveles de oxígeno, que disminuyeron constantemente en ambos lugares a medida que el calentador consumía el aire. El oxígeno cerca del techo cayó de aproximadamente un 20 por ciento a un 16.8 por ciento, mientras que el oxígeno cerca del suelo cayó del 20.9 por ciento al 17.9 por ciento. El investigador observó que el aire cerca del techo permaneció ligeramente más privado de oxígeno durante todo el experimento. Estos hallazgos resaltan una lección crítica para los investigadores forenses: la altura a la que se toma una medición y el momento en que se toma también importan inmensamente. Una sola lectura tomada al final de un incidente podría mostrar el mayor peligro cerca del suelo, pero esa instantánea pierde el período anterior en el que el peligro era mayor cerca del techo.

Este trabajo no calcula exactamente cuánto veneno inhaló una persona específica, ya que eso depende de su ritmo de respiración, su posición y cuánto tiempo durmió. En cambio, proporciona un registro claro de cómo cambió el entorno mismo. El investigador demostró que el aire en una tienda no es estático; evoluciona. El dominio temprano del monóxido de carbono en la parte superior da paso a un dominio posterior cerca del suelo. Para cualquiera que intente comprender una tragedia de campamento, esto significa que confiar en una sola medición o en una sola suposición sobre dónde se asienta el gas es insuficiente. La imagen completa requiere saber cómo cambiaron las concentraciones desde el momento en que comenzó el fuego hasta el final, reconociendo que el aire más peligroso puede moverse del techo al suelo a medida que pasa el tiempo.

Resumen Técnico: Cambios en las Concentraciones de Monóxido de Carbono Superior e Inferior durante la Operación de un Calentador de Butano en una Tienda Cerrada

Planteamiento del Problema
El envenenamiento por monóxido de carbono (CO) sigue siendo una causa significativa de fatalidades accidentales en refugios temporales, como tiendas de campaña, a menudo debido al uso de aparatos de gas o carbón para calefacción. Si bien experimentos previos han caracterizado las concentraciones máximas de CO y las variaciones basadas en el diseño del aparato y la geometría del refugio, la evolución temporal de los gradientes de concentración verticales durante la operación continua de un calentador es menos comprendida. Específicamente, no está claro si el orden de las concentraciones de CO superior frente a la inferior permanece constante durante un incidente. Esta incertidumbre complica las reconstrucciones forenses, donde la interpretación de las condiciones ambientales depende de la comprensión de cómo el CO se distribuye verticalmente a lo largo del tiempo, particularmente para los ocupantes que duermen cerca del suelo de la tienda.

Metodología
El estudio llevó a cabo tres ensayos de reconstrucción a escala real utilizando una tienda de campaña tipo domo (260 × 260 × 150 cm) y un calentador portátil de butano licuado, ambos presentados a partir de una investigación de un incidente fatal. El calentador se colocó centralmente en el suelo de la tienda y se operó continuamente durante 40 minutos en un entorno cerrado y sin ventilación.

El monitoreo de gases se realizó mediante dos monitores portátiles MultiRAE Lite equipados con sensores electroquímicos para CO y oxígeno (O₂). Las mediciones se tomaron simultáneamente en dos alturas distintas:

Posición superior: 140–150 cm sobre el suelo (cerca del techo de la tienda).
Posición inferior: 0–10 cm sobre el suelo.

Para minimizar el sesgo del instrumento, se alternó la asignación de los monitores entre las series de pruebas. Los datos se registraron en intervalos de 3 minutos desde los 3 hasta los 39 minutos tras la ignición. El análisis principal se centró en la diferencia pareada entre las lecturas de CO superior e inferior ( $\Delta CO$ ), las concentraciones medias ponderadas en el tiempo y la tasa de agotamiento de O₂. Se utilizó la regresión lineal para describir las tendencias de concentración, y se analizaron los residuos para examinar las desviaciones de la linealidad.

Resultados Clave

Acumulación de CO y Reversión Vertical: Las concentraciones de CO aumentaron en ambas alturas durante el periodo de observación. Sin embargo, la distribución vertical cambió significamente con el tiempo.
- Fase Temprana (3 min): La posición superior mostró una concentración media de CO de 40.33 ppm, mientras que la posición inferior fue significativamente menor, con 8.67 ppm.
- Fase Tardía (39 min): La tendencia se revirtió, con la posición inferior alcanzando una media de 101.67 ppm y la posición superior de 93.33 ppm.
- Transición: La diferencia entre las lecturas superior e inferior ( $\Delta CO$ ) disminuyó de +31.67 ppm a los 3 minutos a −8.33 ppm a los 39 minutos. El punto de transición, donde las lecturas inferiores superaron a las superiores, ocurrió entre los 27 y 33 minutos, variando según el ensayo.
Medias Ponderadas en el Tiempo: A pesar de que la concentración al final del periodo de 39 minutos fue mayor cerca del suelo, la media de CO ponderada en el tiempo de los 3 a los 39 minutos se mantuvo más alta en la posición superior (62.99 ppm) en comparación con la posición inferior (51.10 ppm) en los tres ensayos.
Agotamiento de Oxígeno: Los niveles de O₂ disminuyeron de manera constante en ambas posiciones. La media superior descendió de 20.03 vol% a 16.80 vol%, y la media inferior disminuyó de 20.90 vol% a 17.97 vol%. La tasa de agotamiento fue consistente entre las alturas (pendientes de aproximadamente −0.085 puntos porcentuales/min).
Pendientes: La pendiente lineal de la acumulación de CO fue más pronunciada cerca del suelo (2.684 ppm/min) que en la posición superior (1.509 ppm/min) en todos los ensayos.

Contribuciones Clave
El estudio proporciona datos empíricos que demuestran que el orden vertical de las concentraciones de CO en una tienda cerrada no es estático durante la operación continua de un calentador. Establece que un exceso inicial de CO en el nivel superior, impulsado por la flotabilidad, es seguido por un periodo en el que las concentraciones cerca del suelo superan a las superiores. El artículo destaca que confiar únicamente en las mediciones finales o en las lecturas tempranas puede conducir a reconstrucciones incompletas, ya que la ubicación de la concentración "más alta" cambia con el tiempo. Además, documenta que, aunque la concentración al final del periodo sea mayor cerca del suelo, la exposición acumulada (media ponderada en el tiempo) puede seguir siendo mayor en el nivel superior.

Significancia y Reivindicaciones
El autor afirma que estos hallazgos son críticos para las interpretaciones forenses de incidentes en tiendas de campaña. El estudio no pretende establecer dosis inhaladas individuales o duraciones de exposición fatales, señalando que la postura, el movimiento y la respiración afectan la exposición real. En su lugar, la significancia radica en demostrar que tanto la altura de medición como el tiempo transcurrido son variables esenciales al reconstruir las condiciones ambientales de un incendio o incidente de calentador en una tienda.

El artículo concluye que una evaluación forense debe considerar la historia de la concentración en ubicaciones específicas en lugar de asumir una distribución uniforme o un gradiente vertical fijo. El cambio observado de la dominancia superior a la inferior en la concentración de CO sugiere que el transporte impulsado por la flotabilidad es inicialmente dominante, pero eventualmente es superado por efectos de enfriamiento, recirculación y ventilación restringida. El autor enfatiza que estos resultados se aplican específicamente a la configuración de tienda-calentador desocupada probada y que el estudio establece la repetibilidad solo para esta configuración específica, sin extrapolar a otros diseños de refugio o escenarios ocupados.

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