XVII Simposio Peruano de Energia Solar IV Conferencia Latinoamericana de Energía Solar Blog: solucionessolares.blogspot.com

1. GRUPO DE APOYO AL SECTOR
RURAL -PONTIFICIA
UNIVERSIDAD CATOLICA DEL
PERU.
COCINAS MEJORADAS.
OMAR GONZALES ARCONDO
PERU.

2. COCINAS
MEJORADAS

3. COCINAS LOCALES
EN DIFERENTES
ZONAS.

5. Cocinas a Leña , Yareta y Bosta a Nivel
Mundial.
Guatemala
Bolivia

6. Tailandia
Sir Lanka

7. Marruecos
Indonesia

9. ¿Problema Mundial?
¿ Problema Salud ?
¿ Problema Confort ?
¿ Problema Energético ?

10. ¿ Problema Salud ?
Bronquitis.
Enfisema
Cáncer.
Asma.
Infecciones.
Respiratorias.
Oculopatias.
Embarazo.
Componentes nocivos, partículas
respirables en suspensión, monóxido de
carbono, óxidos de nitrógeno,
formaldehido, e hidrocarburos poli
aromáticos

13. Gran cantidad de hogares en países en
desarrollo dependen de combustibles de
biomasa – leña, estiércol y residuos de sus
cultivos – para cocinar y calentar sus
viviendas.
Por ello se tiene como resultado, unos
3.500 millones de personas, en su mayoría
residentes en zonas rurales, estánresidentes en zonas rurales, están
expuestas a altos niveles de
contaminantes atmosféricos en sus casas.
El Banco Mundial ha designado esto
como uno de los cuatro problemas
ambientales más críticos de los países en
desarrollo.

14. En general, se ha estimado que 25-33% de la
carga mundial de enfermedad puede atribuirse a
Según un estimado reciente, la quema de
combustibles domésticos sólidos da cuenta de
unos 2,5 millones de muertes prematuras cada
año alrededor de 6-7% de la carga mundial de
enfermedad, y considerablemente más que la
proporción debida a la contaminación
atmosférica ambiental urbana.
carga mundial de enfermedad puede atribuirse a
factores de peligro ambiental.
Estudios recientes colocan el uso de
combustibles sólidos sin procesar para cocinar y
calentar las viviendas en el tercer lugar más
importante entre estos factores, después de la
desnutrición y del agua/higiene/saneamiento,
causante de discapacidad y muerte en los
países en desarrollo

15. ¿ Problema Confort (Mejora condiciones Vida) ?
Espacio.
Vivienda.
Orden.
Esparcimiento.

16. CONDICIONES COMUNES EN
VIVIENDAS SIN COCINA MEJORADA.

17. CONFORT

18. Programa Académico Internacional para el
Desarrollo Rural Sostenible.
Casa Ecológica Andina.

19. ¿ Problema Energético ?

20. Consumo de LeñaFamilia Promedio
Diario
SemanalSemanal
Mensual
Anual2 - 4 Toneladas
de Leña
A nivel
Nacional.

21. Nivel Mundial
50 % a 70 % de la madera utilizada

22. Soluciones:
Cocina Mejorada.
Deforestación
Creación de Empleos.
Energía Solar
Cocina Parabólica.
Cocina Tipo Caja.
Cocina Indirecta.
Energético.
Seguridad.
Salud.
Confort.

23. 1.Parrilla
2.-Camara Combustión.
3.-Cuerpo de Cocina.3.-Cuerpo de Cocina.
4.-Olla Principal.
5.-Olla Secundaria.
6.-Chimenea.

27. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LASPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS
COCINAS MEJORAS

28. COMBUSTION
La combustión es una reacción química en la que un elemento combustible
se combina con otro comburente (generalmente oxígeno en forma de O2
gaseoso), desprendiendo calor y produciendo un óxido; la combustión es
una reacción exotérmica que produce:
Calor al quemar.
Luz al arder.
Es proceso por el cual la masa que contiene un cuerpo pasa de
estado solido a estado gaseoso.
Resultado la liberación de energía al formarse los productos de
la combustión.
Luz al arder.

29. AZUFRE
LEÑA
CARBONOHIDROGENO CARBONO
H2O (agua) CO2 (Bióxido de Carbono)
+ OXIGENO +

30. La leña se calienta alrededor de 100°C y el agua contenida es evaporada de
la Leña ,a medida que la temperatura aumenta alrededor de los 200°C
empieza la descomposición de la leña, la salida de gases empieza y el
alquitrán semilíquido empieza a aparecer, la leña arde seguida de un fuerte
olor Esta etapa debe ser evitada manteniendo una llama constante. La
descomposición sigue alrededor de los 300°C,a esta temperatura la leña es
gradualmente transformada en brazas y los volátiles producidos por esta
descomposición pueden escapar como humo o pueden entramparse dentro de
la leña lejos de la zona calentada.
A medida que los volátiles salen de la madera, se mezclan con oxigeno y
alrededor de 550°C prenden fuego que produce una flama amarilla sobre la
Leña .El calor por radiación de la flama representa menos del 14% de la
energía total de la combustión, esta es importante para mantener la
combustión. Dado que ayudara a la leña a soltar sus volátiles mas
rápidamente.

31. La temperatura de los gases calientes sobre la leña esta sobre los 1100°C. A
medida que los volátiles aumentan, estos reaccionan con otras moléculas volátiles
formando hollín y humo, simultáneamente se queman a medida que éstos se mezclen
con el oxígeno .Si un objeto frío tal como una olla es colocada muy cerca del fuego, lo
enfriará y detendrá la combustión de una parte de esos volátiles, dejando un denso
humo negro.
Importante tener en cuenta que los volátiles calientes representan alrededor de 2/3
de la energía liberada del fuego de la leña ,el carbón dejado atrás representa la
tercera parte restante.tercera parte restante.
Dado que los volátiles son liberados siempre que la leña este caliente, al
cerrar el suministro de aire se detiene sólo la combustión, aunque la intensidad
del fuego se reduce, la leña sigue siendo consumida mientras que esta esté
caliente, liberando volátiles sin quemar como humo, dejando carbón.
La temperatura cerca de la superficie del carbón que se quema esta
alrededor de 800°C.

32. TIPOS DE COMBUSTION
1. Combustión Estequiometria.
Combustión teórica y completa , esta limitada a condiciones físicas y químicas.
2. Combustión Completa (Exceso de Aire).
Combustión perfecta sin presencia de CO gracias a un exceso de oxigeno
teórico.
3. Combustión Incompleta.
Cantidad de oxigeno presente en la combustión no es suficiente para la
formación de CO2 , H2O , dando así a la presencia de CO ,H y partículas
solidas de carbono , azufre & sulfuros.
4. Combustión Imperfecta.
Habiendo un exceso de aire no se completa el proceso de la combustión , esto
trayendo como resultado partículas aun sin conbustionar en los humos que
salen por la chimenea.

33. La llama de la combustión alcanza superficies frías o relativamente
frías y ello conlleva a la disminución de la temperatura de la llama.
Exceso de aire en la combustión.
No existe una eficiente mezcla aire combustible.
Rápida evacuación de los gases de la combustión de la cámara de combustión.

34. LEÑA BOSTA
DIFERENCIAS
Poder Calorífico ( 4076.2 cal / g ).
Humedad (12.74 %)
Análisis Químico
Poder Calorífico (3829.0 cal / g ).
Humedad (12.36 %)
Análisis Químico

35. Análisis Físico
Ayuda a la combustión
Perjudica La
Combustión y
Perdida de Energía.

36. 2.-Mecanismos de Transferencia de Calor.
3.-Evacuación de Gases de la
Combustión.
1.-Materiales de Combustión.

38. MECANISMOS DE TRANSFERENCIA DE
CALOR EN LAS COCINAS MEJORADAS.
Convección.
Radiación
Conducción.

39. RADIACIÓN
Transferencia de
Calor desde el
Lecho del
Combustible

40. Cocina Tres Piedras.
Cocina Mas
Rudimentarias
Principal Mecanismo
|
Radiación
Principal Mecanismo
De Transferencia de
Calor.
Eficiencia de 12 – 13 %
Radiación de la flama representa menos del 14% de la energía
total de la combustión.

41. Mayor Área de
Contacto
Menor Área de
Contacto
¿ Consideraciones en la Combustión ?

42. Convección
Transferencia de
Calor Gases de
la combustión.

43. Convección
¿ Importancia en el diseño ?

44. Conducción.
Transferencia
de Calor Por
medio de las
paredes

45. Evacuación de Gases de la Combustión.
La fuerza con la que extrae los gases
se denomina tiro , el tiro aumenta con
la altura de la chimenea.
Chimenea ,es elemento que extrae los
gases de la combustión (humo) de la
cocina mejorada.cocina mejorada.
Tiro aparte de extraer los gases de la
combustión succiona aire de la entrada
de la cámara de combustión.

46. 1.- En la medida de lo posible, es necesario aislar alrededor del fuego con
materiales livianos y resistentes al calor.
Materiales
Refractarios
Aire (Aislante)

47. 2.-Instalar una chimenea corta y aislada directamente encima del fuego.
Una altura mayor
( H = 3 D ) Altura
de la cámara de
combustión
Una altura mayor
significaría un exceso
de corriente y aire frio
Humos se quemara
con las llamas de la
cámara de
combustión
(combustión mas
completa)

48. 3.- Calentar y quemar las puntas de los palos a medida que se meten al
fuego.

49. 4.- Crear temperaturas altas y bajas según la cantidad de leña que se
mete al fuego.

50. 5.-Mantener una corriente de aire buena y rápida en todo el carburante.
6.-La falta de corriente de aire en el fuego resulta en humo y exceso de carbón

51. 7.-La abertura al fuego, el tamaño de los espacios dentro de la estufa por donde
pasan los gases calientes y la chimenea externa deben ser aproximadamente del
mismo tamaño. Esto se llama mantener una superficie transversal consistente y
ayuda a mantener una corriente pareja en la estufa.
8.-Usar una reja debajo del fuego.

52. 9.- Aislar la trayectoria del aire caliente.
10.- Aumentar el intercambio térmico la olla con espacios adecuados.

53. Dimensionamiento Aproximado de una Cocina
Mejorada.

54. 1.- Parrilla.
Alojamiento del combustible este se diseña dependiendo del tipo de
combustible a utilizar teniendo en cuenta que una combustionado el
material este deje la brasa suficiente para calentar el aire primario que
ingresa por este es decir debajo de la parrilla se recomiendo un
máximo de 15 mm para cámaras de 200 mm x 200 mm

55. 2.-Entrada de Alimentación.
La entrada de alimentación esta dada ,por las dimensionamiento del combustible a
utilizar mismo ,y en función al diámetro de las ollas a utilizar (pagina 19 y 20
Principios de diseño para estufas de cocción con leña ), así mismo en muchos
casos se considera una compuerta para forzar la entrada de aire primario por debajo
de la parrilla ,como también evitar que algunos de los gases de la combustión
salgan por la entrada de la cámara.

57. 3.-Longitud de la Cámara de Combustión.
La longitud de la cámara de combustión ayudara a quemar los humos de la
combustión , esta deberá estar entre un margen de 200 mm a 300 mm,
dependiendo del tipo de combustible (aislada – refractarios).
4.-Faldon entre la olla y la Cocina4.-Faldon entre la olla y la Cocina
Este es un punto bastante importante dado que se estará aprovechando la
energía de los gases de la combustión , por convección y radiación .

58. 5.-Area de los ductos o uniones (puentes).
Se deben de mantener las aéreas casi iguales en relación a la cámara de
combustión.
6.-Chimenea.
Siendo su labor principal la evacuación de los gases de la combustión , y
alimentar la cámara de combustión de aire nuevo (aire primario).
Siendo la 20 D < H < 25 D ( D diámetro de la chimenea ).
Siendo la mínima altura de 2,5 m.

61. Viernes.
11.00-1.00 Evaluación de Cocinas
Mejoradas.

62. Rendimiento & Eficiencia.
Cálculos Ingeniería.
Prueba en
Caliente y en Frio.
Cuantitativa y Visual
Caliente y en Frio.

63. Materiales Necesarios Para Toma de
Datos.
1. Termocupla.
2. Balanza (e = gramos).
3. Guantes.
4. Caja metálica (apagar fuegos).
5. Badilejo (Desgranar carbones).
6. Dos recipientes para pesar cenizas y carbón.
7. Cronometro.
Materiales Necesarios Para La Prueba De
Ebullición de Agua.Ebullición de Agua.
1. Dos paquetes de madera 3 kilos cada una (eucalipto) de 25mm X 25mm
(para dos pruebas) y una adicional de 4 kilos mas.
2. Dos Ollas del mismo material de preferencia aluminio, diferentes diámetros.
3. Rajillas de madera 200 gramos ( para el encendido de las dos pruebas).
4. Una hoja de papel periódico.
5. Agua en la Olla A ( 5 litros = 5 kilos ) y agua en la Olla B ( 2.5 litros = 2.5
kilos) , solo para una prueba.
6. Peso de las Ollas A y B.

64. Primera Prueba en Frio.
1.- Encendido de la cocina cogiendo 100 gr de rajitas de leño envueltos en un
papel periódico , una vez que estos se están combustionando se coloca
encima de estos dos leños para que estos comiencen a prenderse, detalle que
se observara humo al inicio de esta prueba.
2.-Una vez encendido los leños se tomara como tiempo cero de la prueba y se2.-Una vez encendido los leños se tomara como tiempo cero de la prueba y se
tomara temperaturas en las ollas A y B a la mitad del recipiente.
3.-Esta toma de datos se tomara cada 2 minutos hasta que la temperatura de
la Olla A , haiga podido alcanzar el punto de ebullición de la zona atitudinal
(termina la prueba).

65. 4.-Toma de datos:
a.) Peso de los leños sobrantes (incluyen los leños que estaban en
la cámara de combustión y que son desgranados para sacar
todo el carbón remanente).
b.) Peso de los Cenizas y carbón remanente.
c.) Pesa el agua hervida tanto de la Olla A y la Olla B.
5.- Procesamiento de Datos en una hoja de Excel.5.- Procesamiento de Datos en una hoja de Excel.

66. Muchas Gracias.