REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR
INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO
“LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA”
CREACION DE COCINAS ROCKET STOVE PARA EL APROVECHAMIENTO LA
LEÑA DE FORMA EFICIENTE, ASEGURANDO UNA COMBUSTION COMPLETA
Y MAXIMIZANDO EL USO DEL CALOR
Autores: Acosta Ana
Blanco Genessis
Daza Mariannys
Gil Josellyn
González Mileisy
Guedez Marilyn
Hernández Josemalys
León Arnaldo
Mendoza Alexis
Mendoza Oralis
Montesinos Yoelvis
Montilla Jesús
Palmar Gustavo
Pérez José
Piña Carmen
Piña Luis
Rodríguez Mari
Rodríguez María
Silva Jhoselyne
Terán Alexander
Tutor: Cruz Díaz
Barquisimeto, Diciembre del 2017
INTRODUCCION
Se estima que la mitad de la población del mundo, la mayoría ubicada en los
países en vías de desarrollo, utiliza biomasa para cocinar alimentos, así como para
calefacción y para calentamiento de agua. En la gran mayoría de los casos, la biomasa
se quema en fogones abiertos. En estos dispositivos la combustión se da de manera
incompleta, lo que provoca grandes emisiones de partículas y gases contaminantes,
que a su vez pueden provocar problemas de salud en la población expuesta. Se estima
que la contaminación de interiores causa el 4% del total de enfermedades a nivel
mundial y excede un millón de muertes prematuras al año. El uso de estufas
mejoradas de leña puede reducir significativamente las concentraciones intramuros de
los productos de combustión, y, por lo tanto, mejorar la salud humana de sus
usuarios.
Este proyecto pretende de una forma práctica e informativa la concienciación
y capacitación de la comunidad La Concordia de El Tocuyo estado Lara en cuanto al
daño que puede producir la quema de leña, y mostrarle como pueden disminuir estos
daños fabricando y utilizando una estufa cohete, la cual por su especial diseño
consigue una combustión más eficiente del combustible frente a los hogares abiertos
y las estufas tradicionales.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
En el tocuyo en la comunidad la concordia se pudo evidenciar la gran
problemática que existe por la imposibilidad de la compra del gas ya que es algo muy
indispensable para las personas, se pudo observar como existen familias que por falta
de esta problemática se ven en la necesidad de utilizar una alternativa inmediata, la
leña y volver a tiempos remotos. .
Las personas de la comunidad comentan que el uso de la Leña les ha ayudado
a controlar la escases del gas, y comentan que ayuda al ahorro de la misma un
ejemplo que dieron fue por la escases de la harina se ven en la obligación de cocinar
maíz y dicen que es más práctico y más rendidor cocinarla a leña que en el gas porque
dura menos tiempo y se cocina mejor.
Es por ello que se vio la necesidad de construir una estufa que les brinde una
mejor comodidad a las personas y que puedan tener y fabricar ellos mismos con
materiales que puedan tener en sus hogares y que sean de fácil adquisición, que no
produzcan un daño ambiental, que no necesite mucho gasto. Además los materiales
deben ser resistentes y económicos, deben tener un tamaño razonable, ni muy grande
ni muy pequeño, que sea atractivo y principalmente que se acomode a la necesidad de
la persona que le vaya a dar uso.
OBJETIVOS
Objetivo general
Crear estufas cohetes para el aprovechamiento la leña de forma eficiente, asegurando
una combustión completa y maximizando el uso del calor
Objetivos específicos
1. Diagnosticar las necesidades de Crear estufas cohetes para el
aprovechamiento la leña de forma eficiente, asegurando una combustión
completa y maximizando el uso del calor
2. Diseñar y crear tres modelos de estufas cohetes para el aprovechamiento de
leña
3. Evaluar la eficiencia de cada modelo de estufa cohete
4. Dar a conocer tres modelos de estufa cohete en la comunidad La Concordia de
El Tocuyo, estado Lara.
ANTECEDENTES
En Estados Unidos, el Dr. Larry Winiarski, comenzó a desarrollar la estufa
cohete en 1980 basado en una estufa VITA, diseñada por Sam Baldwin, usando los
sistemas desarrollados por los romanos en los sistemas de calefacción y cocción
Hipocausto y descubre los principios de la Rocket stove en 1982.
En honduras para el año 2005, Stewart Conway de Trees, Water & People y
AHDESA (Asociación Hondureña para el Desarrollo) desarrollaron la “Estufa Justa”
basada en los principios de la estufa de cohete del Dr. Winiarski resultando un diseño
más eficiente, hecha de barro y ladrillo y construida en el hogar del usuario. TWP y
AHDESA fueron ganadores de los premios Ashden para energía sustentable en 2005
en la categoría 'Salud y Bienestar' por su trabajo.
El Centro de Investigación Aprovecho fue ganador del Premio Especial de
África en los Premios Ashden del 2006 por su trabajo con estufas cohete para cocción
institucional en Lesoto, Malaui, Uganda, Mozambique, Tanzania and Zambia.
Aprovecho ha representado a la vanguardia de la teoría y la práctica de estufas
limpias por más de treinta años.
En julio del 2017, en la Municipalidad de Tandil (Buenos Aires, Argentina),
con la participación del Proyecto de Reutilización Eficiente de Hardware
Tecnológicamente obsoleto (REHTO), dependiente de la Secretaría de Extensión de
la Facultad de la Universidad de Buenos Aires, abordaron la creación de una estufa de
combustión eficiente y masa térmica. Durante la misma jornada también se
fabricaron dos Cocinas Rocket que comparten el principio de combustión eficiente,
pero la energía no se acumula sino que se utiliza para calentar agua.
En Venezuela, la estufa cohete (mejor conocida como Rocket stove) resulta un
proyecto innovador de bajo costo, fácil manejo y construcción, donde la estufa
consume poco combustible, llega a temperaturas elevadas y acelera los tiempos de
cocción. No existen indicios de un proyecto de esta vanguardia ecoambiental en el
país, que desde ahora será accesible para toda comunidad interesada, que tiene
grandes ventajas, resolviendo un gran problema como la disponibilidad de gas para
comunidades remotas donde el suministro de gas es escaso y hasta nulo.
MARCO TEORICO
Cocina Rocket Stove
Es una estufa de cocción eficiente que usa combustible sólido de diámetro
pequeño, que consumen el combustible en una cámara de combustión simple de alta
temperatura que contiene una chimenea vertical aislada, lo que asegura la combustión
completa previa a que las llamas alcancen la superficie de cocción.
Los componentes principales de una cocina Rocket Stove son:
 Tambor de carga: donde se coloca el combustible no quemado y a partir del
que se alimenta la cámara de combustión.
 Cámara de combustión: al final del tambor de carga, donde se quema la
madera.
 Chimenea: chimenea vertical sobre la cámara de combustión para proveer la
corriente ascendente necesaria para mantener el fuego.
 Intercambiador de calor: para transferir el calor hacia donde es necesario, por
ejemplo, para cocción.
Estrategia de diseño
Una estufa tipo rocket es un sistema de calefacción de ambientes innovador y
eficiente que funciona muy bien con pequeños trozos de madera, se consideran
estufas de alta eficiencia porque, a diferencia de los hogares de leña comunes que
sólo transfieren al ambiente el 30% de la energía contenida en la madera perdiendo el
resto por la chimenea; estas estufas logran aprovechar hasta el 70% del calor
contenido en el combustible, que luego se transfiere al interior del ambiente a
calefacción.
Las estufas rocket logran esto gracias a dos características:
 Poseen una cámara de alta temperatura (600 o 700 ºC a diferencia de 300 ºC
de las convencionales), que permite quemar también los gases de combustión
y los sólidos suspendidos en ellos, y que habitualmente se pierden por la
chimenea en forma de humo, desaprovechándose su contenido calórico y
contaminando el aire.
 Cuentan con una masa térmica, compuesta por el banco térmico (banco
acumulador), y paredes que rodean a las cámaras de combustión, que permiten
la acumulación posterior del calor generado, logrando inercia térmica. Esto
permite que la masa continúe irradiando calor varias horas después de haberse
apagado la estufa, de manera que puede estar encendida sólo algunas horas
por día, ahorrando leña.
Aspectos distintivos de las rocket
Sistema de biomasa: La leña es un combustible local, accesible y renovable.
Muchas veces permite dar salida a restos de poda.
Alta eficiencia: Su alta eficiencia 90-98% en la combustión, asociada al
aprovechamiento que se hace de la energía, supone un ahorro importante de recursos.
El ahorro económico de este tipo de estufas frente a un sistema eléctrico es de entre el
80 y el 90% y frente a una solución de gas, de entre el 50 y el 75%.
Tecnología apropiada: Ofrece el mejor resultado con la tecnología más sencilla. No
dejan de ser unos ladrillos colocados de una determinada manera. No necesitan
componentes electrónicos, ni ventiladores ni ningún consumo eléctrico asociado. Lo
que nos lleva a los dos siguientes puntos:
Independencia energética: solo necesitan leña. Esto es especialmente interesante en
entornos rurales, donde el suministro eléctrico puede sufrir interrupciones frecuentes.
Nulo mantenimiento técnico: Simplemente hay que abrir unos registros que permiten
limpiar de cenizas el interior de los conductos una vez al año, quizás dos en el caso de
sistemas de tiro forzado. Lo podemos realizar nosotros mismos.
Robustas y duraderas: Cualquier sistema de calefacción moderno tiene fecha de
caducidad. Pueden ser entre 10 y 15 años, pero al final hay que sustituirlo. Las estufas
rocket, construidas con los materiales adecuados son una solución para toda la vida.
Confort: El calor radiante es el calor más saludable. Recibimos su calor sin necesidad
de calentar ni resecar el aire. No levanta partículas de polvo y favorece una variación
de temperatura en el hogar evitando la monotonía térmica. El carácter higroscópico
de muchos de los materiales utilizados, principalmente adobe, dan una capacidad de
regular naturalmente la humedad ambiente; por lo que la sensación de confort es
máxima.
Fogones: La combustión en un fogón a cielo abierto depende de un flujo de aire
constante. El oxígeno, que constituye una quinta parte del aire que respiramos, se
combina con aceites volátiles y otros productos gaseosos que salen de la madera
cuando ésta se calienta, generando calor. Para que alguien reciba calor de las llamas y
los brasas tiene que ser por radiación directa. Pero la mayoría del calor por lo general
se desperdicia.
Estufas a leña: Las estufas a leña convencionales son cajas ignífugas con un fuego
en su interior. Para que entre oxígeno al combustible tiene que haber una chimenea
con gases calientes elevándose en su interior, generando una succión que introduce
aire frío al combustible. Con suerte entra suficiente aire o la leña simplemente se
tuestan los aceites volátiles sin quemarlos produciendo humo sin suficiente oxígeno
para que se queme. Si hay demasiado aire entrando, el aire frío disuelve los gases
calientes de la chimenea y baja la temperatura de combustión empeorando la calidad
de la combustión. Para que funcione el aparato la chimenea debe estar caliente y si
ésta chimenea está afuera se desperdicia el calor.
Las rocket son diferentes
Lo revolucionario de las estufas tipo rocket es el concepto de meter la
chimenea (o sea la cámara de combustión segundaria) dentro de la estufa. Esto se
logra encerrando la cámara segundaria para atrapar los gases de la cámara de
combustión primaria y que se terminen de quemar a alta temperatura. Luego,
hacemos circular estos gases a través de una masa de mampostería para que cuando
salgan del edificio ya estén fríos.
Concepto de inercia térmica en una estufa
Básicamente consiste en que una vez combustionada la madera, en lugar de
soltar los humos al exterior a temperaturas muy elevadas, en torno a 300-350 ºC,
hacemos que circulen por un laberinto construido con material pesado y denso. Esta
masa, al contacto con el humo, se va cargando de calor. Después de esta transmisión
de calor, el humo, sale aproximadamente a 100 ºC, logrando que la diferencia de
calor se quede en el interior de la casa.
Una vez que la totalidad de la masa que compone la estufa se ha cargado de
calor, podemos dejar que el fuego se apague, y aun así tendremos una “gran batería”
que nos irá devolviendo el calor a lo largo del día. Esta capacidad de acumular y
aprovechar el calor generado durante la combustión, es lo que realmente hace que
este tipo de estufas sean tan eficientes. Podemos quemar madera de una forma muy
eficiente (70- 80% de rendimiento en algunos aparatos más modernos), pero si al
final no aprovechamos la energía liberada, el resultado último es un desperdicio
energético y económico.
Cómo se quema la madera
El aire que respiramos tiene alrededor de un 20 por ciento de oxígeno. El
oxígeno es un gran reactivo y a la temperatura adecuada se combina con casi
cualquier cosa y lo quema, proceso que libera calor y energía. Diferentes elementos
se prenden fuego a diferentes temperaturas; el fósforo, por ejemplo, se quema por
simple exposición al oxígeno a temperatura ambiente, pero el acero necesita estar a
miles de grados para que se queme.
Cuando la madera empieza a calentarse, la lignina y la celulosa –sus
principales componentes- se degradan dando lugar a una gran variedad de gases
simples y complejos, que cuando alcanzan cierta temperatura se encienden y se
queman, combinándose con el oxígeno y haciendo llamas, en un proceso conocido
como combustión.
Si se observa un trozo de leña a través de su ciclo, desde que se aplica calor
hasta que se hace ceniza. Primero (a) se ve vapor y algunos gases pálidos y visibles a
medida que llegan a temperatura de hervor dentro de la madera; luego (b) habrá humo
azul, gris o a veces negro, difícil de respirar y con un olor tóxico; de a poco (c) las
partes exteriores empiezan a brillar a medida que (d) el humo se prende fuego.
Finalmente sólo quedan (e) brazas sin humo y sin grandes llamas, sólo algunas azules
pequeñas a medida que se queman las brasas.
Así se termina de ver como: (a) la madera se calentó y se secó, (b) los aceites
volátiles hirvieron y salieron de la madera a medida que la celulosa y la lignina se
descomponen con la acción del calor, transformándose en cientos de otros
componentes químicos. Cuando la temperatura todavía es baja (c) el carbón que
resulta de la pirolisis se quemará –brillando- liberando monóxido de carbono y
liberando calor, y (d) el humo se prende fuego con largas llamas amarillas
transformándose en dióxido de carbono y vapor de agua, y por supuesto liberando
calor. Finalmente (e) ya no hay más humo y quedan brazas brillando. Esas pequeñas
llamas azules son el monóxido de carbono que se quema, dando lugar a dióxido de
carbono y produciendo calor una vez más.
La combustión incompleta resulta si hay insuficiencia de oxígeno, se
caracteriza por largar mucho humo y monóxido de carbono, y por supuesto menos
calor que una combustión completa. Lo mismo ocurre si la zona de combustión está
muy fría o si llega el oxígeno con mucha velocidad. Un fogón humea mucho al
principio por falta de calor, pero también humea si le bloqueamos la entrada de aire
con hojas húmedas, con tierra, etc. La estufa perfecta tiene la cantidad óptima de
oxígeno disperso en los gases del humo y una temperatura suficientemente alta para
que todo se queme, liberando nada más que vapor de agua , dióxido de carbono y un
poco de ceniza.
Dado los problemas con el dióxido de carbono en la atmósfera y su mala fama
como gas invernadero, mucha gente se sorprende al enterarse de que el dióxido de
carbono es justamente lo que emite una estufa a leña. Sin embargo, cualquier estufa –
por eficiente que sea- larga dióxido de carbono a la atmósfera, al igual que la
combustión del carbón, gasoil, gas o un auto a nafta. Cuánto más limpia la
combustión de la madera, menos vamos a usar porque lo que quemamos lo
aprovechamos más, y por lo tanto generamos menos dióxido de carbono.
Si lo que queremos es ser responsables no deberíamos dejar de quemar
hidrocarburos, si no reducir su utilización a niveles más seguros. Esta es una buena
razón no solo para tener estufas a leña más eficientes pero también para tener casas
más pequeñas, mejor aisladas, con aprovechamiento pasivo de la energía solar y con
espacios acogedores que te brindan calor directamente por contacto y sin calentar
nada que no sea necesario.
Calor
Se denomina a la energía en tránsito que se reconoce solo cuando se cruza la
frontera de un sistema termodinámico. Una vez dentro del sistema, o en los
alrededores, si la transferencia es de adentro hacia afuera, el calor transferido se
vuelve parte de la energía interna del sistema o de los alrededores, según su caso. El
término calor, por tanto, se debe de entender como transferencia de calor y solo
ocurre cuando hay diferencia de temperatura y en dirección de mayor a menor. De
ello se deduce que no hay transferencia de calor entre dos sistemas que se encuentran
a la misma temperatura.
Cómo se mueve el calor
El calor siempre se está redistribuyendo. Generosamente, las zonas más
cálidas del universo siempre buscan calentar las zonas más frías. Las cosas calientes
intentan calentar las frías que las rodean. Si la diferencia de temperatura es grande el
flujo de calor – o transferencia- es mayor. Los aislantes son impedimentos a esta
transferencia, haciéndola más lenta. Hay que acordarse de que el calor fluye desde lo
más caliente a lo más frío de tres maneras diferentes: radiación, convección y
conducción.
Combustión
Una combustión es toda reacción creada entre el material combustible y el
comburente, activados por una cierta cantidad de energía, creando y desprendiendo
calor, llamado reacción exotérmica. Los materiales sólidos, sufren una destrucción de
su estructura molecular cuando se eleva la temperatura, formando vapores que se
oxidan durante el proceso de combustión.
Los materiales líquidos, en contacto con la cantidad de energía necesaria se
vaporizan mezclándose con el comburente (oxígeno) para dar paso a la llama
creándose así el inicio del incendio. Las combustiones dependiendo de la velocidad
de propagación, se pueden clasificar en varios tipos:
 Combustiones lentas: Las combustiones lentas no producen emisiones de luz
generando poca emisión de calor. Se suelen producir en lugares poco
ventilados con escasez de comburente o sobre combustibles muy densos. Se
trata de fuegos muy peligrosos ya que al darse en condiciones de poca
aireación cuando entra aire nuevo en la habitación se produce un aumento del
comburente activando el incendio rápidamente.
 Rápidas: En las combustiones rápidas se produce una gran emisión de calor y
luz con un fuego intenso. Si una combustión es muy rápida se puede producir
una explosión. Las explosiones se consideran combustiones instantáneas.
Podemos distinguir entre dos tipos de explosiones:
 Deflagración: La velocidad de propagación del frente de llamas no supera la
velocidad del sonido.
 Detonación: Una detonación se da cuando la velocidad de propagación del
frente de llamas es superior a la velocidad del sonido (340 m/s).
Madera
La madera es un material ortótropo, con distinta elasticidad según la dirección
de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los
árboles se caracterizan por tener troncos que crecen año tras año, formando anillos
concéntricos correspondientes al diferente crecimiento de la biomasa según las
estaciones, y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con ligina.
Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas. Una vez cortada
y seca, la madera se utiliza para distintas finalidades y distintas áreas: fabricación de
pulpa o pasta, materia prima para hacer papel, alimentar el fuego, en este caso se
denomina leña y es una de las formas más simples de uso de la biomasa.
Bases Legales
Cabe destacar que Pérez (2004), señala que las bases legales “son leyes,
reglamentos y normas necesarias en algunas investigaciones cuya teoría así lo
amerite” (p.56). Por consiguiente, la Ley Orgánica de Educación (2009), en su
Capítulo I. Establece finalizando el artículo 14 que, “La didáctica está centrada en los
procesos que tienen como eje la investigación, la creatividad y la innovación, lo cual
permite adecuar las estrategias, los recursos y la organización del aula, a partir de la
diversidad de intereses y necesidades de los y las estudiantes”, afirmando con esta
porción, que la educación debe desarrollar procesos didácticos y adecuar estrategias,
recursos, considerando las necesidades de los educandos. Esta propuesta pretende ser
coherente con la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela y con la Ley
Orgánica de Educación, y con los compromisos asumidos en acuerdos internacionales
en materia de Educación de niños y adolescentes.
Asimismo la Ley Orgánica de Educación (2009), en el artículo 15 establece:
La Educación...tiene como fines: Desarrollar el potencial creativo de cada ser
humano para el pleno ejercicio de su personalidad y ciudadanía, en una
sociedad democrática basada en la valoración ética y social del trabajo liberador
y en la participación activa, consciente, protagónica, responsable y solidaria,
comprometida con los procesos de transformación social.
El artículo mencionado fundamenta el presente estudio en lo que respecta al
proceso de enseñanza y aprendizaje en las diferentes áreas de desarrollo, propias de
su edad, fortaleciendo de esta manera el ambiente familiar y brindándole el apoyo
necesario para su formación académica e integral, aspectos relevantes para la presente
investigación. Tal como se ha citado, resulta evidente, la relevancia del entorno y los
docentes en el equilibrio personal del estudiante en su futuro como adulto, para así
lograr su desenvolvimiento en una sociedad que le impone normas de
comportamiento social de convivencia.
Por otro lado, la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela
(1999), en su capítulo VI, establece en el artículo 102,que “La educación es un
servicio público y está fundamentada en el respeto a todas las corrientes del
pensamiento, con la finalidad de desarrollar el potencial creativo de cada ser
humano”, dejando claro la importancia que la ley deposita en la creación de un ser
creativo, lo cual fundamenta la aplicación de todas las estrategias y técnicas posibles,
creación de nuevas estrategias, implementación de diversos enfoques de la Física, y
un sin fin de ideas que permitan desarrollar el potencial creativo que declara la ley.
Es por ello que se considera el respeto como el principal desarrollador de
diversos aspectos del entorno social. Asimismo, el artículo 103 de la Constitución de
la República Bolivariana de Venezuela que establece narra que “Toda persona tiene
derecho a una educación integral de calidad, permanente, en igualdad de condiciones
y oportunidades, sin más limitaciones que las derivadas de sus aptitudes, vocación y
aspiraciones”, reforzando la necesidad de poseer una educación integral de calidad, el
cual es un aspecto básico que permite el desarrollo intelectual y crítico de las
personas.
En el ámbito de estos cambios socioeducativos en los cuales se encuentra
inmerso el país, el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, a través de la
Dirección de Educación Básica, inició en 1995 y posteriormente en el 2007, la
aplicación del Currículum vigente y la propuesta de otro en dicho nivel educativo,
con el propósito de incorporar lineamientos y estrategias que permitan el
mejoramiento de la calidad de atención brindada a los niños, niñas y adolescentes
entre 12 a 17 años, para garantizar el desarrollo integral de este grupo etario, en
concordancia con el artículo 103 de la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela que establece, “la educación es un derecho humano y un deber social
fundamental... la educación es obligatoria en todos sus niveles, desde el maternal
hasta el medio diversificado”.
En los artículos mencionados anteriormente, se consagra el derecho de toda
persona de gozar de una educación integral, así mismo, resaltan las prioridades de la
misma como la democracia, gratitud, obligatoriedad, calidad, igualdad de condiciones
y oportunidades. Al respecto, la Constitución de la República Bolivariana de
Venezuela (ob.cit) en los artículos 102 Y 103 expresa “la educación está
fundamentada en el respeto a todas las corrientes del pensamiento, con la finalidad de
desarrollar el potencial creativo de cada ser humano y el pleno ejercicio de su
personalidad”.
Asimismo la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (2005),
Establece las bases de la política científica y tecnológica de la Nación, la
organización del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación, y establece
los mecanismos institucionales y operativos para la promoción, estímulo y fomento
de la investigación científica, la apropiación social del conocimiento y la
transferencia e innovación tecnológica, a fin de fomentar la capacidad para la
generación, uso y circulación del conocimiento y de impulsar el desarrollo nacional.
MARCO METODOLÓGICO
La metodología propuesta fue el proyecto factible, cuya definición se traduce
en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo operativo
viable para solucionar problemas, requerimientos o necesidades de organizaciones o
de grupos sociales, puede referirse a la formulación de políticas, programas,
tecnologías, métodos o procesos. El proyecto debe tener el apoyo en una
investigación tipo documental, de campo o en un diseño que incluya ambas
modalidades (Hernández, S).
El proyecto factible fue realizado en el barrio los Hornos, específicamente en
la comunidad La Concordia de El Tocuyo estado Lara. Dicha comunidad está
constituida por 450 familias y una población 1970 habitantes. La problemática en
general que aqueja a la comunidad es la difícil adquisición del gas, lo cual ha llevado
a los habitantes a usar otros métodos para la cocción de sus alimentos como por
ejemplo cocinar a leña. Esto ha traído como consecuencia algunas enfermedades a
causa del humo que expide la leña, resultando afectados principalmente los niños y
los adultos mayores al igual que la contaminación atmosférica que se genera por el
mismo humo.
En busca de una solución a dichos problemas, el equipo de la Universidad
Pedagógica Experimental Libertador Dr. “Luis Beltrán Prieto Figueroa”
específicamente los estudiantes del curso Proyecto Avanzado en la especialidad de
Física. Han realizado el Proyecto Rocket Stove o también conocida como estufa
cohete con la finalidad llevar a cada familia una estufa de fácil adquisición,
económica y ecológica, donde puedan cocinar los alimentos de forma rápida y sin
causar daños a los vecinos ni al medio ambiente.
Para esto, se realizó una encuesta, específicamente en la comunidad “la
concordia” la cual tuvo como objetivo detectar la problemática existente en la
comunidad y llevar al equipo a buscar las posibles soluciones para resolver su
problema. Esta encuesta contó con las siguientes preguntas:
1. ¿Hay algún problema o necesidad en la comunidad? ¿Cuál?
Sí, el problema existente en la comunidad es la falta de gas. Y debido a
éste problema, la mayoría de los habitantes se ven en la obligación de
cocinar sus alimentos a leña.
2. ¿Qué consecuencias ha traído?
Ha traído como consecuencia principal la contaminación atmosférica.
De igual forma, debido al abundante humo de la leña se generan
enfermedades en los habitantes de la comunidad como gripe, tos,
bronquitis, entre otras.
3. ¿Cuál es la situación actual, lo más realista posible?
La comunidad tiene una difícil adquisición de gas, por lo general pasan
1 o 2 meses sin que se les provea del gas necesario para cocinar sus
alimentos.
4. ¿Qué proponen respecto a la situación vivida en la comunidad?
Organización por parte del consejo comunal para que soliciten el gas al
menos cada quince días.
5. ¿Usted cree que con el uso de la leña puede existir algún método para
que el humo no se disperse tanto y no cause enfermedades en los
habitantes de la comunidad?
Sí, pero no lo saben.
6. ¿Qué utiliza para colocar la leña y poden cocinar?
Por lo general se utilizan 3 o 4 piedra para hacer como la base donde
se colocará la olla o el utensilio de cocina.
ENTREVISTA
Entrevista realizada en el tocuyo Estado Lara, específicamente en él la comunidad “la
concordia”
¿Hay algún problema o necesidad en la comunidad? ¿Cuál?
Si hay, el gas es una necesidad para todos en la comunidad y debido a esta falta se ha
llegado a cocinar a leña.
¿Qué consecuencia ha traído?
Esto trae como consecuencia una contaminación atmosférica en la y los alrededores
de la comunidad, debido a que hay niños pequeños, adultos mayor y personas
enfermas y el humo les causa un daño en los pulmones.
¿Cuál es la situación actual, lo más realista posible?
No llega el gas a la comunidad regularmente, dura hasta un mes y medio en llegar el
gas.
¿Que proponen respecto a la situación vivida en la comunidad?
Que el consejo comunal se organice para poder tener la venta del gas por lo menos
cada quince días.
¿Crees que con el uso de la leña puede existir algún método para que el humo de ella
no se disperse tanto?
Sí, pero no la sabemos.
¿Qué utilizas para colocar la leña y poder cocinar?
Se utilizan pipas viejas de aluminio, se ha fabricado hornos de adobe, tapas de
aluminio o de hierro, parrillera, hasta las tapas de los ventiladores que ya no se
utilizan para colocarlo de base para las ollas, piedras para que la leña no se disperse,
entre otros.
DIAGNÓSTICO
El proyecto factible fue realizado en el barrio los Hornos, específicamente en
la comunidad La Concordia de El Tocuyo estado Lara. Dicha comunidad está
constituida por 450 familias y una población 1970 habitantes. La problemática en
general que aqueja a la comunidad es la difícil adquisición del gas, lo cual ha llevado
a los habitantes a usar otros métodos para la cocción de sus alimentos como por
ejemplo cocinar a leña. Esto ha traído como consecuencia algunas enfermedades a
causa del humo que expide la leña, resultando afectados principalmente los niños y
los adultos mayores al igual que la contaminación atmosférica que se genera por el
mismo humo.
En busca de una solución a dichos problemas, el equipo de la Universidad
Pedagógica Experimental Libertador Dr. “Luis Beltrán Prieto Figueroa”
específicamente los estudiantes del curso Proyecto Avanzado en la especialidad de
Física. Han realizado el Proyecto Rocket Stove o también conocida como estufa
cohete con la finalidad llevar a cada familia una estufa de fácil adquisición,
económica y ecológica, donde puedan cocinar los alimentos de forma rápida y sin
causar daños a los vecinos ni al medio ambiente.
PROCESAMIENTO MATEMATICO
Estufa cohete. Modelo I
Datos:
ma= 1kg
maev= 0,08kg
T2= 100
T1= 37
Fórmulas
Eficiencia del sistema
Resultados:
ml= (mi-mf) =2kg – 0,45kg = 1,55kg
=
197,917KJ
180,64KJ
EU= 197,917KJ + 180,64KJ = 378,557KJ
El resultado indica que la estufa es de baja
eficiencia
Plano. Estufa cohete modelo I
Según lo observado en la experiencia realizada y los cálculos obtenidos,
podemos concluir que la eficiencia de la estufa es baja. Esto ocurre porque la fuente
de combustión está muy separada del fluido a calentar, trayendo como consecuencia
una gran pérdida de energía producida por el combustible hacia el entorno. Sin
embargo, esto se puede corregir con tan solo reducir lo suficiente dicha altura para
aumentar considerablemente su eficiencia.
Estufa cohete. Modelo II
Datos:
ma: igual a 1Kg
igual a 0,098 kg
T2= 100o
C
T1= 37o
C
Fórmulas:
Eficiencia del sistema
Resultados:
ml= (mi-mf)=1,3 Kg –
0,320 Kg=0,98 Kg
= 1Kg (4,211
KJ/Kg°C) (98°C -36°C) =
261,082KJ
=0,098Kg (2675, 5
KJ/Kg - 417, 46 KJ/Kg) =
2.212,87 KJ
El= 19000KJ/Kg (0,98 kg)
= 18620KJ
Eu=261,082 KJ+ 2212,87
KJ = 2473.9 KJ
Donde =
0,13286 entonces
n=13% de eficiencia.
Plano. Estufa cohete modelo II
La eficiencia térmica calculada para este modelo de estufa a leña
“rocket stove” con los resultados obtenidos de la ebullición del agua fue del 13%
promediando dichos resultados. Esto demuestra que la construcción de dicho modelo
de estufa “rocket stove” es factible y de gran provecho a la hora de querer construir
una estufa, ya que aprovecha gran cantidad del combustible suministrado. Este
resultado podría ser más óptimo si se contara con las condiciones y materiales
correctos. Sin embargo está íntimamente ligado a las dimensiones y características de
la estufa, a la capacitada calorífica de la madera que puede variar de una a otra, a las
propiedades de los materiales con que fue fabricada, ya que por ser metal, gran parte
de la energía suministrada la absorbe el sistema.
Además comparando con el fogón tradicional permite aprovechar al máximo el
combustible, contribuyendo a la preservación del medio ambiente y debido a la
reducción de gases permite mejorar la calidad de vida de las familias. Siendo este un
proyecto económico y fácil de elaborar.
Estufa cohete. Modelo III
Datos:
ma = 1 Kg.
ma ev = 0,2 Kg.
Pcs de madera seca =
19.000 KJ/Kg.
Hg a 1 atmosfera = 2.675,5
KJ/Kg.
Hf a 1 atmosfera = 417,46
KJ/Kg.
Cpa = 4.211 J/Kg.C°
4,211 KJ/Kg.C°
T2 = 98°
T1 = 37°
Fórmulas:
Eficiencia del sistema
Resultados:
ml = (mi – mf)
ml =(2 Kg – 1,60 Kg)
ml = 0,4 Kg.
El = Pcs . ml
El = 19.000 KJ/Kg . 0,4 Kg
El = 7.600 KJ
Ecl = ma ev. (Hg – Hf)
Ecl = 0,2 Kg. (2.675,5
KJ/Kg – 417,46KJ/Kg)
Ecl = 451,608 KJ
Ecs = 1 kg. 4,211 KJ/Kg.C°.
(98°-37
Ecs = 256,821 KJ
Eu = Ecs + Ecl
Eu = 256,821 KJ + 451,608
KJ
Eu = 708,479 KJ
n = Eu / El
n = 708,479 KJ / 7600 KJ
n = 0,09322
n = 9,32 %.
Plano. Estufa cohete modelo II
Plano. Estufa cohete modelo III
También podemos decir que la eficiencia del sistema es baja porque mucha de
la energía se disipa, hay que hacerles mejoras al prototipo, claro está, que a pesar de
la baja eficiencia todavía es mucho mejor que cocinar como se está acostumbrado a
cocinar a leña a la manera tradicional que es colocando dos bloques o ladrillos y su
rejilla por encina en este caso a eficiencia es súper baja ya que se malgasta mucho la
leña ya que las llamas del fuego se esparcen por todos lados y no se concentra en un
solo punto, en cambio con el modelo del el prototipo de rocket stove bien diseñado se
puede ahorrar bastante en leña y contaminar en menos proporción que la manera
tradicional.
CONCLUSIÓN
Después de haber estudiado y analizado las características y la funcionalidad
de la Rocket Stove, podemos notar las grandes ventajas que esta tiene para el uso de
aquellas personas de bajos recursos o donde el suministro eléctrico o de gas es poco o
nulo, ayudando a solventar esta problemática. Además, su construcción en forma de J
es más adecuada para ser una instalación fija por su alimentación por gravedad, la
cual requiere de menor atención. Otras de sus ventajas es su fácil construcción al usar
material reciclado y su alta eficiencia, la cual permite cocinar, calentar agua, calentar
un hogar y dar calor a las personas.
El uso de esta estufa requiere de poca madera o ramas, lo que favorece al no
requerir de una alimentación continua permitiendo una larga duración para su uso y a
la vez ser menos contaminante. La Rocket Stove es una alternativa más económica
que una cocina eléctrica o a gas con una tecnología más sencilla (trabaja a leña),
requiere de poco mantenimiento y es de gran durabilidad; al acumular el calor
generado por la combustión al ser apagado da un uso más consciente de la quema de
hidrocarburos, siendo así de mayor aprovechamiento energético. Por todo lo
mencionado anteriormente, ante la escases de gas, la Rocket Stove es la mejor
alternativa económica y de mayor aprovechamiento de la leña para obtener calor,
siendo un modelo operativo viable a la solución del problema o necesidad de gas y es
de fácil adquisición, además de ser ecológico.
RECOMENDACIONES
 Al usar materiales adecuados y de gran resistencia al calor (Hierro de
fundición y cerámicas especiales) garantiza una durabilidad de por
vida de la estufa.
 Usar poca madera, la Rocket Stove requiere de poca quema de
hidrocarburos.
 Usar leña larga y derecha es mejor para el auto-cargado por gravedad.
 Limpiar con frecuencia el depósito de ceniza, al acumularse afecta el
funcionamiento de la estufa.
 Elegir leña adecuada para evitar el humo y dificultad en el arranque,
así como también para usar una menor cantidad.
 Al producirse un sonido como un rugido o golpe indica que la estufa
sigue encendida.
 Para su elaboración puede usarse material reciclado y de bajo costo, es
una alternativa económica ante la escases de gas.
 Debe tener un tamaño razonable, ni muy grande ni muy pequeña.
 Su construcción en forma de J requiere de menor atención.
 Al ser apagada aun conserva calor por un periodo de tiempo, por ello
se debe evitar contacto con la piel mantener a los niños fuera de su
alcance.
ANEXOS
Bibliografía
carbel.net/historia-la-chimenea/
https://medium.com/@ariannapws/conoce-la-historia-de-las-chimeneas-hasta-la-
actualidad-infograf%C3%ADa-4d23252df82c
http://www.rumford.com/chimneyfireplacesa.html
http://www.cientificosaficionados.com/foros/viewtopic.php?t=6717
http://caminosostenible.org/wp-content/uploads/BIBLIOTECA/IantoEvans-
Estufas.Rocket.pdf
Centro de investigación Aprovecho. http://aprovecho.org/publications-3/Asosiación
Hondureña para el Desarrollo (AHDESA) y Trees Water and People. (2006). Manual
Práctico: Construyendo la Eco-Estufa Justa 16 x 24. Honduras.

Rocket stove

  • 1.
    REPÚBLICA BOLIVARIANA DEVENEZUELA UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADOR INSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO “LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROA” CREACION DE COCINAS ROCKET STOVE PARA EL APROVECHAMIENTO LA LEÑA DE FORMA EFICIENTE, ASEGURANDO UNA COMBUSTION COMPLETA Y MAXIMIZANDO EL USO DEL CALOR Autores: Acosta Ana Blanco Genessis Daza Mariannys Gil Josellyn González Mileisy Guedez Marilyn Hernández Josemalys León Arnaldo Mendoza Alexis Mendoza Oralis Montesinos Yoelvis Montilla Jesús Palmar Gustavo Pérez José Piña Carmen Piña Luis Rodríguez Mari Rodríguez María Silva Jhoselyne Terán Alexander Tutor: Cruz Díaz Barquisimeto, Diciembre del 2017
  • 2.
    INTRODUCCION Se estima quela mitad de la población del mundo, la mayoría ubicada en los países en vías de desarrollo, utiliza biomasa para cocinar alimentos, así como para calefacción y para calentamiento de agua. En la gran mayoría de los casos, la biomasa se quema en fogones abiertos. En estos dispositivos la combustión se da de manera incompleta, lo que provoca grandes emisiones de partículas y gases contaminantes, que a su vez pueden provocar problemas de salud en la población expuesta. Se estima que la contaminación de interiores causa el 4% del total de enfermedades a nivel mundial y excede un millón de muertes prematuras al año. El uso de estufas mejoradas de leña puede reducir significativamente las concentraciones intramuros de los productos de combustión, y, por lo tanto, mejorar la salud humana de sus usuarios. Este proyecto pretende de una forma práctica e informativa la concienciación y capacitación de la comunidad La Concordia de El Tocuyo estado Lara en cuanto al daño que puede producir la quema de leña, y mostrarle como pueden disminuir estos daños fabricando y utilizando una estufa cohete, la cual por su especial diseño consigue una combustión más eficiente del combustible frente a los hogares abiertos y las estufas tradicionales.
  • 3.
    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Enel tocuyo en la comunidad la concordia se pudo evidenciar la gran problemática que existe por la imposibilidad de la compra del gas ya que es algo muy indispensable para las personas, se pudo observar como existen familias que por falta de esta problemática se ven en la necesidad de utilizar una alternativa inmediata, la leña y volver a tiempos remotos. . Las personas de la comunidad comentan que el uso de la Leña les ha ayudado a controlar la escases del gas, y comentan que ayuda al ahorro de la misma un ejemplo que dieron fue por la escases de la harina se ven en la obligación de cocinar maíz y dicen que es más práctico y más rendidor cocinarla a leña que en el gas porque dura menos tiempo y se cocina mejor. Es por ello que se vio la necesidad de construir una estufa que les brinde una mejor comodidad a las personas y que puedan tener y fabricar ellos mismos con materiales que puedan tener en sus hogares y que sean de fácil adquisición, que no produzcan un daño ambiental, que no necesite mucho gasto. Además los materiales deben ser resistentes y económicos, deben tener un tamaño razonable, ni muy grande ni muy pequeño, que sea atractivo y principalmente que se acomode a la necesidad de la persona que le vaya a dar uso.
  • 4.
    OBJETIVOS Objetivo general Crear estufascohetes para el aprovechamiento la leña de forma eficiente, asegurando una combustión completa y maximizando el uso del calor Objetivos específicos 1. Diagnosticar las necesidades de Crear estufas cohetes para el aprovechamiento la leña de forma eficiente, asegurando una combustión completa y maximizando el uso del calor 2. Diseñar y crear tres modelos de estufas cohetes para el aprovechamiento de leña 3. Evaluar la eficiencia de cada modelo de estufa cohete 4. Dar a conocer tres modelos de estufa cohete en la comunidad La Concordia de El Tocuyo, estado Lara.
  • 5.
    ANTECEDENTES En Estados Unidos,el Dr. Larry Winiarski, comenzó a desarrollar la estufa cohete en 1980 basado en una estufa VITA, diseñada por Sam Baldwin, usando los sistemas desarrollados por los romanos en los sistemas de calefacción y cocción Hipocausto y descubre los principios de la Rocket stove en 1982. En honduras para el año 2005, Stewart Conway de Trees, Water & People y AHDESA (Asociación Hondureña para el Desarrollo) desarrollaron la “Estufa Justa” basada en los principios de la estufa de cohete del Dr. Winiarski resultando un diseño más eficiente, hecha de barro y ladrillo y construida en el hogar del usuario. TWP y AHDESA fueron ganadores de los premios Ashden para energía sustentable en 2005 en la categoría 'Salud y Bienestar' por su trabajo. El Centro de Investigación Aprovecho fue ganador del Premio Especial de África en los Premios Ashden del 2006 por su trabajo con estufas cohete para cocción institucional en Lesoto, Malaui, Uganda, Mozambique, Tanzania and Zambia. Aprovecho ha representado a la vanguardia de la teoría y la práctica de estufas limpias por más de treinta años. En julio del 2017, en la Municipalidad de Tandil (Buenos Aires, Argentina), con la participación del Proyecto de Reutilización Eficiente de Hardware Tecnológicamente obsoleto (REHTO), dependiente de la Secretaría de Extensión de la Facultad de la Universidad de Buenos Aires, abordaron la creación de una estufa de combustión eficiente y masa térmica. Durante la misma jornada también se fabricaron dos Cocinas Rocket que comparten el principio de combustión eficiente, pero la energía no se acumula sino que se utiliza para calentar agua. En Venezuela, la estufa cohete (mejor conocida como Rocket stove) resulta un proyecto innovador de bajo costo, fácil manejo y construcción, donde la estufa consume poco combustible, llega a temperaturas elevadas y acelera los tiempos de cocción. No existen indicios de un proyecto de esta vanguardia ecoambiental en el
  • 6.
    país, que desdeahora será accesible para toda comunidad interesada, que tiene grandes ventajas, resolviendo un gran problema como la disponibilidad de gas para comunidades remotas donde el suministro de gas es escaso y hasta nulo.
  • 7.
    MARCO TEORICO Cocina RocketStove Es una estufa de cocción eficiente que usa combustible sólido de diámetro pequeño, que consumen el combustible en una cámara de combustión simple de alta temperatura que contiene una chimenea vertical aislada, lo que asegura la combustión completa previa a que las llamas alcancen la superficie de cocción. Los componentes principales de una cocina Rocket Stove son:  Tambor de carga: donde se coloca el combustible no quemado y a partir del que se alimenta la cámara de combustión.  Cámara de combustión: al final del tambor de carga, donde se quema la madera.  Chimenea: chimenea vertical sobre la cámara de combustión para proveer la corriente ascendente necesaria para mantener el fuego.  Intercambiador de calor: para transferir el calor hacia donde es necesario, por ejemplo, para cocción. Estrategia de diseño Una estufa tipo rocket es un sistema de calefacción de ambientes innovador y eficiente que funciona muy bien con pequeños trozos de madera, se consideran estufas de alta eficiencia porque, a diferencia de los hogares de leña comunes que sólo transfieren al ambiente el 30% de la energía contenida en la madera perdiendo el resto por la chimenea; estas estufas logran aprovechar hasta el 70% del calor contenido en el combustible, que luego se transfiere al interior del ambiente a calefacción.
  • 8.
    Las estufas rocketlogran esto gracias a dos características:  Poseen una cámara de alta temperatura (600 o 700 ºC a diferencia de 300 ºC de las convencionales), que permite quemar también los gases de combustión y los sólidos suspendidos en ellos, y que habitualmente se pierden por la chimenea en forma de humo, desaprovechándose su contenido calórico y contaminando el aire.  Cuentan con una masa térmica, compuesta por el banco térmico (banco acumulador), y paredes que rodean a las cámaras de combustión, que permiten la acumulación posterior del calor generado, logrando inercia térmica. Esto permite que la masa continúe irradiando calor varias horas después de haberse apagado la estufa, de manera que puede estar encendida sólo algunas horas por día, ahorrando leña. Aspectos distintivos de las rocket Sistema de biomasa: La leña es un combustible local, accesible y renovable. Muchas veces permite dar salida a restos de poda. Alta eficiencia: Su alta eficiencia 90-98% en la combustión, asociada al aprovechamiento que se hace de la energía, supone un ahorro importante de recursos. El ahorro económico de este tipo de estufas frente a un sistema eléctrico es de entre el 80 y el 90% y frente a una solución de gas, de entre el 50 y el 75%. Tecnología apropiada: Ofrece el mejor resultado con la tecnología más sencilla. No dejan de ser unos ladrillos colocados de una determinada manera. No necesitan componentes electrónicos, ni ventiladores ni ningún consumo eléctrico asociado. Lo que nos lleva a los dos siguientes puntos: Independencia energética: solo necesitan leña. Esto es especialmente interesante en entornos rurales, donde el suministro eléctrico puede sufrir interrupciones frecuentes. Nulo mantenimiento técnico: Simplemente hay que abrir unos registros que permiten limpiar de cenizas el interior de los conductos una vez al año, quizás dos en el caso de sistemas de tiro forzado. Lo podemos realizar nosotros mismos.
  • 9.
    Robustas y duraderas:Cualquier sistema de calefacción moderno tiene fecha de caducidad. Pueden ser entre 10 y 15 años, pero al final hay que sustituirlo. Las estufas rocket, construidas con los materiales adecuados son una solución para toda la vida. Confort: El calor radiante es el calor más saludable. Recibimos su calor sin necesidad de calentar ni resecar el aire. No levanta partículas de polvo y favorece una variación de temperatura en el hogar evitando la monotonía térmica. El carácter higroscópico de muchos de los materiales utilizados, principalmente adobe, dan una capacidad de regular naturalmente la humedad ambiente; por lo que la sensación de confort es máxima. Fogones: La combustión en un fogón a cielo abierto depende de un flujo de aire constante. El oxígeno, que constituye una quinta parte del aire que respiramos, se combina con aceites volátiles y otros productos gaseosos que salen de la madera cuando ésta se calienta, generando calor. Para que alguien reciba calor de las llamas y los brasas tiene que ser por radiación directa. Pero la mayoría del calor por lo general se desperdicia. Estufas a leña: Las estufas a leña convencionales son cajas ignífugas con un fuego en su interior. Para que entre oxígeno al combustible tiene que haber una chimenea con gases calientes elevándose en su interior, generando una succión que introduce aire frío al combustible. Con suerte entra suficiente aire o la leña simplemente se tuestan los aceites volátiles sin quemarlos produciendo humo sin suficiente oxígeno para que se queme. Si hay demasiado aire entrando, el aire frío disuelve los gases calientes de la chimenea y baja la temperatura de combustión empeorando la calidad de la combustión. Para que funcione el aparato la chimenea debe estar caliente y si ésta chimenea está afuera se desperdicia el calor. Las rocket son diferentes Lo revolucionario de las estufas tipo rocket es el concepto de meter la chimenea (o sea la cámara de combustión segundaria) dentro de la estufa. Esto se logra encerrando la cámara segundaria para atrapar los gases de la cámara de combustión primaria y que se terminen de quemar a alta temperatura. Luego,
  • 10.
    hacemos circular estosgases a través de una masa de mampostería para que cuando salgan del edificio ya estén fríos. Concepto de inercia térmica en una estufa Básicamente consiste en que una vez combustionada la madera, en lugar de soltar los humos al exterior a temperaturas muy elevadas, en torno a 300-350 ºC, hacemos que circulen por un laberinto construido con material pesado y denso. Esta masa, al contacto con el humo, se va cargando de calor. Después de esta transmisión de calor, el humo, sale aproximadamente a 100 ºC, logrando que la diferencia de calor se quede en el interior de la casa. Una vez que la totalidad de la masa que compone la estufa se ha cargado de calor, podemos dejar que el fuego se apague, y aun así tendremos una “gran batería” que nos irá devolviendo el calor a lo largo del día. Esta capacidad de acumular y aprovechar el calor generado durante la combustión, es lo que realmente hace que este tipo de estufas sean tan eficientes. Podemos quemar madera de una forma muy eficiente (70- 80% de rendimiento en algunos aparatos más modernos), pero si al final no aprovechamos la energía liberada, el resultado último es un desperdicio energético y económico. Cómo se quema la madera El aire que respiramos tiene alrededor de un 20 por ciento de oxígeno. El oxígeno es un gran reactivo y a la temperatura adecuada se combina con casi cualquier cosa y lo quema, proceso que libera calor y energía. Diferentes elementos se prenden fuego a diferentes temperaturas; el fósforo, por ejemplo, se quema por simple exposición al oxígeno a temperatura ambiente, pero el acero necesita estar a miles de grados para que se queme. Cuando la madera empieza a calentarse, la lignina y la celulosa –sus principales componentes- se degradan dando lugar a una gran variedad de gases simples y complejos, que cuando alcanzan cierta temperatura se encienden y se
  • 11.
    queman, combinándose conel oxígeno y haciendo llamas, en un proceso conocido como combustión. Si se observa un trozo de leña a través de su ciclo, desde que se aplica calor hasta que se hace ceniza. Primero (a) se ve vapor y algunos gases pálidos y visibles a medida que llegan a temperatura de hervor dentro de la madera; luego (b) habrá humo azul, gris o a veces negro, difícil de respirar y con un olor tóxico; de a poco (c) las partes exteriores empiezan a brillar a medida que (d) el humo se prende fuego. Finalmente sólo quedan (e) brazas sin humo y sin grandes llamas, sólo algunas azules pequeñas a medida que se queman las brasas. Así se termina de ver como: (a) la madera se calentó y se secó, (b) los aceites volátiles hirvieron y salieron de la madera a medida que la celulosa y la lignina se descomponen con la acción del calor, transformándose en cientos de otros componentes químicos. Cuando la temperatura todavía es baja (c) el carbón que resulta de la pirolisis se quemará –brillando- liberando monóxido de carbono y liberando calor, y (d) el humo se prende fuego con largas llamas amarillas transformándose en dióxido de carbono y vapor de agua, y por supuesto liberando calor. Finalmente (e) ya no hay más humo y quedan brazas brillando. Esas pequeñas llamas azules son el monóxido de carbono que se quema, dando lugar a dióxido de carbono y produciendo calor una vez más. La combustión incompleta resulta si hay insuficiencia de oxígeno, se caracteriza por largar mucho humo y monóxido de carbono, y por supuesto menos calor que una combustión completa. Lo mismo ocurre si la zona de combustión está muy fría o si llega el oxígeno con mucha velocidad. Un fogón humea mucho al principio por falta de calor, pero también humea si le bloqueamos la entrada de aire con hojas húmedas, con tierra, etc. La estufa perfecta tiene la cantidad óptima de oxígeno disperso en los gases del humo y una temperatura suficientemente alta para que todo se queme, liberando nada más que vapor de agua , dióxido de carbono y un poco de ceniza. Dado los problemas con el dióxido de carbono en la atmósfera y su mala fama como gas invernadero, mucha gente se sorprende al enterarse de que el dióxido de
  • 12.
    carbono es justamentelo que emite una estufa a leña. Sin embargo, cualquier estufa – por eficiente que sea- larga dióxido de carbono a la atmósfera, al igual que la combustión del carbón, gasoil, gas o un auto a nafta. Cuánto más limpia la combustión de la madera, menos vamos a usar porque lo que quemamos lo aprovechamos más, y por lo tanto generamos menos dióxido de carbono. Si lo que queremos es ser responsables no deberíamos dejar de quemar hidrocarburos, si no reducir su utilización a niveles más seguros. Esta es una buena razón no solo para tener estufas a leña más eficientes pero también para tener casas más pequeñas, mejor aisladas, con aprovechamiento pasivo de la energía solar y con espacios acogedores que te brindan calor directamente por contacto y sin calentar nada que no sea necesario. Calor Se denomina a la energía en tránsito que se reconoce solo cuando se cruza la frontera de un sistema termodinámico. Una vez dentro del sistema, o en los alrededores, si la transferencia es de adentro hacia afuera, el calor transferido se vuelve parte de la energía interna del sistema o de los alrededores, según su caso. El término calor, por tanto, se debe de entender como transferencia de calor y solo ocurre cuando hay diferencia de temperatura y en dirección de mayor a menor. De ello se deduce que no hay transferencia de calor entre dos sistemas que se encuentran a la misma temperatura. Cómo se mueve el calor El calor siempre se está redistribuyendo. Generosamente, las zonas más cálidas del universo siempre buscan calentar las zonas más frías. Las cosas calientes intentan calentar las frías que las rodean. Si la diferencia de temperatura es grande el flujo de calor – o transferencia- es mayor. Los aislantes son impedimentos a esta transferencia, haciéndola más lenta. Hay que acordarse de que el calor fluye desde lo más caliente a lo más frío de tres maneras diferentes: radiación, convección y conducción.
  • 13.
    Combustión Una combustión estoda reacción creada entre el material combustible y el comburente, activados por una cierta cantidad de energía, creando y desprendiendo calor, llamado reacción exotérmica. Los materiales sólidos, sufren una destrucción de su estructura molecular cuando se eleva la temperatura, formando vapores que se oxidan durante el proceso de combustión. Los materiales líquidos, en contacto con la cantidad de energía necesaria se vaporizan mezclándose con el comburente (oxígeno) para dar paso a la llama creándose así el inicio del incendio. Las combustiones dependiendo de la velocidad de propagación, se pueden clasificar en varios tipos:  Combustiones lentas: Las combustiones lentas no producen emisiones de luz generando poca emisión de calor. Se suelen producir en lugares poco ventilados con escasez de comburente o sobre combustibles muy densos. Se trata de fuegos muy peligrosos ya que al darse en condiciones de poca aireación cuando entra aire nuevo en la habitación se produce un aumento del comburente activando el incendio rápidamente.  Rápidas: En las combustiones rápidas se produce una gran emisión de calor y luz con un fuego intenso. Si una combustión es muy rápida se puede producir una explosión. Las explosiones se consideran combustiones instantáneas. Podemos distinguir entre dos tipos de explosiones:  Deflagración: La velocidad de propagación del frente de llamas no supera la velocidad del sonido.  Detonación: Una detonación se da cuando la velocidad de propagación del frente de llamas es superior a la velocidad del sonido (340 m/s). Madera La madera es un material ortótropo, con distinta elasticidad según la dirección de deformación, encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen año tras año, formando anillos
  • 14.
    concéntricos correspondientes aldiferente crecimiento de la biomasa según las estaciones, y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con ligina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas. Una vez cortada y seca, la madera se utiliza para distintas finalidades y distintas áreas: fabricación de pulpa o pasta, materia prima para hacer papel, alimentar el fuego, en este caso se denomina leña y es una de las formas más simples de uso de la biomasa. Bases Legales Cabe destacar que Pérez (2004), señala que las bases legales “son leyes, reglamentos y normas necesarias en algunas investigaciones cuya teoría así lo amerite” (p.56). Por consiguiente, la Ley Orgánica de Educación (2009), en su Capítulo I. Establece finalizando el artículo 14 que, “La didáctica está centrada en los procesos que tienen como eje la investigación, la creatividad y la innovación, lo cual permite adecuar las estrategias, los recursos y la organización del aula, a partir de la diversidad de intereses y necesidades de los y las estudiantes”, afirmando con esta porción, que la educación debe desarrollar procesos didácticos y adecuar estrategias, recursos, considerando las necesidades de los educandos. Esta propuesta pretende ser coherente con la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela y con la Ley Orgánica de Educación, y con los compromisos asumidos en acuerdos internacionales en materia de Educación de niños y adolescentes. Asimismo la Ley Orgánica de Educación (2009), en el artículo 15 establece: La Educación...tiene como fines: Desarrollar el potencial creativo de cada ser humano para el pleno ejercicio de su personalidad y ciudadanía, en una sociedad democrática basada en la valoración ética y social del trabajo liberador y en la participación activa, consciente, protagónica, responsable y solidaria, comprometida con los procesos de transformación social. El artículo mencionado fundamenta el presente estudio en lo que respecta al proceso de enseñanza y aprendizaje en las diferentes áreas de desarrollo, propias de su edad, fortaleciendo de esta manera el ambiente familiar y brindándole el apoyo necesario para su formación académica e integral, aspectos relevantes para la presente
  • 15.
    investigación. Tal comose ha citado, resulta evidente, la relevancia del entorno y los docentes en el equilibrio personal del estudiante en su futuro como adulto, para así lograr su desenvolvimiento en una sociedad que le impone normas de comportamiento social de convivencia. Por otro lado, la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999), en su capítulo VI, establece en el artículo 102,que “La educación es un servicio público y está fundamentada en el respeto a todas las corrientes del pensamiento, con la finalidad de desarrollar el potencial creativo de cada ser humano”, dejando claro la importancia que la ley deposita en la creación de un ser creativo, lo cual fundamenta la aplicación de todas las estrategias y técnicas posibles, creación de nuevas estrategias, implementación de diversos enfoques de la Física, y un sin fin de ideas que permitan desarrollar el potencial creativo que declara la ley. Es por ello que se considera el respeto como el principal desarrollador de diversos aspectos del entorno social. Asimismo, el artículo 103 de la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela que establece narra que “Toda persona tiene derecho a una educación integral de calidad, permanente, en igualdad de condiciones y oportunidades, sin más limitaciones que las derivadas de sus aptitudes, vocación y aspiraciones”, reforzando la necesidad de poseer una educación integral de calidad, el cual es un aspecto básico que permite el desarrollo intelectual y crítico de las personas. En el ámbito de estos cambios socioeducativos en los cuales se encuentra inmerso el país, el Ministerio de Educación, Cultura y Deporte, a través de la Dirección de Educación Básica, inició en 1995 y posteriormente en el 2007, la aplicación del Currículum vigente y la propuesta de otro en dicho nivel educativo, con el propósito de incorporar lineamientos y estrategias que permitan el mejoramiento de la calidad de atención brindada a los niños, niñas y adolescentes entre 12 a 17 años, para garantizar el desarrollo integral de este grupo etario, en concordancia con el artículo 103 de la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela que establece, “la educación es un derecho humano y un deber social
  • 16.
    fundamental... la educaciónes obligatoria en todos sus niveles, desde el maternal hasta el medio diversificado”. En los artículos mencionados anteriormente, se consagra el derecho de toda persona de gozar de una educación integral, así mismo, resaltan las prioridades de la misma como la democracia, gratitud, obligatoriedad, calidad, igualdad de condiciones y oportunidades. Al respecto, la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (ob.cit) en los artículos 102 Y 103 expresa “la educación está fundamentada en el respeto a todas las corrientes del pensamiento, con la finalidad de desarrollar el potencial creativo de cada ser humano y el pleno ejercicio de su personalidad”. Asimismo la Ley Orgánica de Ciencia, Tecnología e Innovación (2005), Establece las bases de la política científica y tecnológica de la Nación, la organización del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación, y establece los mecanismos institucionales y operativos para la promoción, estímulo y fomento de la investigación científica, la apropiación social del conocimiento y la transferencia e innovación tecnológica, a fin de fomentar la capacidad para la generación, uso y circulación del conocimiento y de impulsar el desarrollo nacional.
  • 17.
    MARCO METODOLÓGICO La metodologíapropuesta fue el proyecto factible, cuya definición se traduce en la investigación, elaboración y desarrollo de una propuesta de un modelo operativo viable para solucionar problemas, requerimientos o necesidades de organizaciones o de grupos sociales, puede referirse a la formulación de políticas, programas, tecnologías, métodos o procesos. El proyecto debe tener el apoyo en una investigación tipo documental, de campo o en un diseño que incluya ambas modalidades (Hernández, S). El proyecto factible fue realizado en el barrio los Hornos, específicamente en la comunidad La Concordia de El Tocuyo estado Lara. Dicha comunidad está constituida por 450 familias y una población 1970 habitantes. La problemática en general que aqueja a la comunidad es la difícil adquisición del gas, lo cual ha llevado a los habitantes a usar otros métodos para la cocción de sus alimentos como por ejemplo cocinar a leña. Esto ha traído como consecuencia algunas enfermedades a causa del humo que expide la leña, resultando afectados principalmente los niños y los adultos mayores al igual que la contaminación atmosférica que se genera por el mismo humo. En busca de una solución a dichos problemas, el equipo de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador Dr. “Luis Beltrán Prieto Figueroa” específicamente los estudiantes del curso Proyecto Avanzado en la especialidad de Física. Han realizado el Proyecto Rocket Stove o también conocida como estufa cohete con la finalidad llevar a cada familia una estufa de fácil adquisición, económica y ecológica, donde puedan cocinar los alimentos de forma rápida y sin causar daños a los vecinos ni al medio ambiente. Para esto, se realizó una encuesta, específicamente en la comunidad “la concordia” la cual tuvo como objetivo detectar la problemática existente en la
  • 18.
    comunidad y llevaral equipo a buscar las posibles soluciones para resolver su problema. Esta encuesta contó con las siguientes preguntas: 1. ¿Hay algún problema o necesidad en la comunidad? ¿Cuál? Sí, el problema existente en la comunidad es la falta de gas. Y debido a éste problema, la mayoría de los habitantes se ven en la obligación de cocinar sus alimentos a leña. 2. ¿Qué consecuencias ha traído? Ha traído como consecuencia principal la contaminación atmosférica. De igual forma, debido al abundante humo de la leña se generan enfermedades en los habitantes de la comunidad como gripe, tos, bronquitis, entre otras. 3. ¿Cuál es la situación actual, lo más realista posible? La comunidad tiene una difícil adquisición de gas, por lo general pasan 1 o 2 meses sin que se les provea del gas necesario para cocinar sus alimentos. 4. ¿Qué proponen respecto a la situación vivida en la comunidad? Organización por parte del consejo comunal para que soliciten el gas al menos cada quince días. 5. ¿Usted cree que con el uso de la leña puede existir algún método para que el humo no se disperse tanto y no cause enfermedades en los habitantes de la comunidad? Sí, pero no lo saben. 6. ¿Qué utiliza para colocar la leña y poden cocinar? Por lo general se utilizan 3 o 4 piedra para hacer como la base donde se colocará la olla o el utensilio de cocina.
  • 19.
    ENTREVISTA Entrevista realizada enel tocuyo Estado Lara, específicamente en él la comunidad “la concordia” ¿Hay algún problema o necesidad en la comunidad? ¿Cuál? Si hay, el gas es una necesidad para todos en la comunidad y debido a esta falta se ha llegado a cocinar a leña. ¿Qué consecuencia ha traído? Esto trae como consecuencia una contaminación atmosférica en la y los alrededores de la comunidad, debido a que hay niños pequeños, adultos mayor y personas enfermas y el humo les causa un daño en los pulmones. ¿Cuál es la situación actual, lo más realista posible? No llega el gas a la comunidad regularmente, dura hasta un mes y medio en llegar el gas. ¿Que proponen respecto a la situación vivida en la comunidad? Que el consejo comunal se organice para poder tener la venta del gas por lo menos cada quince días. ¿Crees que con el uso de la leña puede existir algún método para que el humo de ella no se disperse tanto? Sí, pero no la sabemos. ¿Qué utilizas para colocar la leña y poder cocinar? Se utilizan pipas viejas de aluminio, se ha fabricado hornos de adobe, tapas de aluminio o de hierro, parrillera, hasta las tapas de los ventiladores que ya no se
  • 20.
    utilizan para colocarlode base para las ollas, piedras para que la leña no se disperse, entre otros. DIAGNÓSTICO El proyecto factible fue realizado en el barrio los Hornos, específicamente en la comunidad La Concordia de El Tocuyo estado Lara. Dicha comunidad está constituida por 450 familias y una población 1970 habitantes. La problemática en general que aqueja a la comunidad es la difícil adquisición del gas, lo cual ha llevado a los habitantes a usar otros métodos para la cocción de sus alimentos como por ejemplo cocinar a leña. Esto ha traído como consecuencia algunas enfermedades a causa del humo que expide la leña, resultando afectados principalmente los niños y los adultos mayores al igual que la contaminación atmosférica que se genera por el mismo humo. En busca de una solución a dichos problemas, el equipo de la Universidad Pedagógica Experimental Libertador Dr. “Luis Beltrán Prieto Figueroa” específicamente los estudiantes del curso Proyecto Avanzado en la especialidad de Física. Han realizado el Proyecto Rocket Stove o también conocida como estufa cohete con la finalidad llevar a cada familia una estufa de fácil adquisición, económica y ecológica, donde puedan cocinar los alimentos de forma rápida y sin causar daños a los vecinos ni al medio ambiente.
  • 21.
    PROCESAMIENTO MATEMATICO Estufa cohete.Modelo I Datos: ma= 1kg maev= 0,08kg T2= 100 T1= 37 Fórmulas Eficiencia del sistema Resultados: ml= (mi-mf) =2kg – 0,45kg = 1,55kg = 197,917KJ 180,64KJ EU= 197,917KJ + 180,64KJ = 378,557KJ El resultado indica que la estufa es de baja eficiencia
  • 22.
    Plano. Estufa cohetemodelo I Según lo observado en la experiencia realizada y los cálculos obtenidos, podemos concluir que la eficiencia de la estufa es baja. Esto ocurre porque la fuente de combustión está muy separada del fluido a calentar, trayendo como consecuencia una gran pérdida de energía producida por el combustible hacia el entorno. Sin embargo, esto se puede corregir con tan solo reducir lo suficiente dicha altura para aumentar considerablemente su eficiencia.
  • 23.
    Estufa cohete. ModeloII Datos: ma: igual a 1Kg igual a 0,098 kg T2= 100o C T1= 37o C Fórmulas: Eficiencia del sistema Resultados: ml= (mi-mf)=1,3 Kg – 0,320 Kg=0,98 Kg = 1Kg (4,211 KJ/Kg°C) (98°C -36°C) = 261,082KJ =0,098Kg (2675, 5 KJ/Kg - 417, 46 KJ/Kg) = 2.212,87 KJ El= 19000KJ/Kg (0,98 kg) = 18620KJ Eu=261,082 KJ+ 2212,87 KJ = 2473.9 KJ Donde = 0,13286 entonces n=13% de eficiencia.
  • 24.
    Plano. Estufa cohetemodelo II La eficiencia térmica calculada para este modelo de estufa a leña “rocket stove” con los resultados obtenidos de la ebullición del agua fue del 13% promediando dichos resultados. Esto demuestra que la construcción de dicho modelo de estufa “rocket stove” es factible y de gran provecho a la hora de querer construir una estufa, ya que aprovecha gran cantidad del combustible suministrado. Este resultado podría ser más óptimo si se contara con las condiciones y materiales correctos. Sin embargo está íntimamente ligado a las dimensiones y características de la estufa, a la capacitada calorífica de la madera que puede variar de una a otra, a las propiedades de los materiales con que fue fabricada, ya que por ser metal, gran parte de la energía suministrada la absorbe el sistema. Además comparando con el fogón tradicional permite aprovechar al máximo el combustible, contribuyendo a la preservación del medio ambiente y debido a la reducción de gases permite mejorar la calidad de vida de las familias. Siendo este un proyecto económico y fácil de elaborar.
  • 25.
    Estufa cohete. ModeloIII Datos: ma = 1 Kg. ma ev = 0,2 Kg. Pcs de madera seca = 19.000 KJ/Kg. Hg a 1 atmosfera = 2.675,5 KJ/Kg. Hf a 1 atmosfera = 417,46 KJ/Kg. Cpa = 4.211 J/Kg.C° 4,211 KJ/Kg.C° T2 = 98° T1 = 37° Fórmulas: Eficiencia del sistema Resultados: ml = (mi – mf) ml =(2 Kg – 1,60 Kg) ml = 0,4 Kg. El = Pcs . ml El = 19.000 KJ/Kg . 0,4 Kg El = 7.600 KJ Ecl = ma ev. (Hg – Hf) Ecl = 0,2 Kg. (2.675,5 KJ/Kg – 417,46KJ/Kg) Ecl = 451,608 KJ Ecs = 1 kg. 4,211 KJ/Kg.C°. (98°-37 Ecs = 256,821 KJ Eu = Ecs + Ecl Eu = 256,821 KJ + 451,608 KJ Eu = 708,479 KJ n = Eu / El n = 708,479 KJ / 7600 KJ n = 0,09322 n = 9,32 %.
  • 26.
    Plano. Estufa cohetemodelo II Plano. Estufa cohete modelo III También podemos decir que la eficiencia del sistema es baja porque mucha de la energía se disipa, hay que hacerles mejoras al prototipo, claro está, que a pesar de la baja eficiencia todavía es mucho mejor que cocinar como se está acostumbrado a cocinar a leña a la manera tradicional que es colocando dos bloques o ladrillos y su rejilla por encina en este caso a eficiencia es súper baja ya que se malgasta mucho la leña ya que las llamas del fuego se esparcen por todos lados y no se concentra en un solo punto, en cambio con el modelo del el prototipo de rocket stove bien diseñado se puede ahorrar bastante en leña y contaminar en menos proporción que la manera tradicional.
  • 27.
    CONCLUSIÓN Después de haberestudiado y analizado las características y la funcionalidad de la Rocket Stove, podemos notar las grandes ventajas que esta tiene para el uso de aquellas personas de bajos recursos o donde el suministro eléctrico o de gas es poco o nulo, ayudando a solventar esta problemática. Además, su construcción en forma de J es más adecuada para ser una instalación fija por su alimentación por gravedad, la cual requiere de menor atención. Otras de sus ventajas es su fácil construcción al usar material reciclado y su alta eficiencia, la cual permite cocinar, calentar agua, calentar un hogar y dar calor a las personas. El uso de esta estufa requiere de poca madera o ramas, lo que favorece al no requerir de una alimentación continua permitiendo una larga duración para su uso y a la vez ser menos contaminante. La Rocket Stove es una alternativa más económica que una cocina eléctrica o a gas con una tecnología más sencilla (trabaja a leña), requiere de poco mantenimiento y es de gran durabilidad; al acumular el calor generado por la combustión al ser apagado da un uso más consciente de la quema de hidrocarburos, siendo así de mayor aprovechamiento energético. Por todo lo mencionado anteriormente, ante la escases de gas, la Rocket Stove es la mejor alternativa económica y de mayor aprovechamiento de la leña para obtener calor, siendo un modelo operativo viable a la solución del problema o necesidad de gas y es de fácil adquisición, además de ser ecológico.
  • 28.
    RECOMENDACIONES  Al usarmateriales adecuados y de gran resistencia al calor (Hierro de fundición y cerámicas especiales) garantiza una durabilidad de por vida de la estufa.  Usar poca madera, la Rocket Stove requiere de poca quema de hidrocarburos.  Usar leña larga y derecha es mejor para el auto-cargado por gravedad.  Limpiar con frecuencia el depósito de ceniza, al acumularse afecta el funcionamiento de la estufa.  Elegir leña adecuada para evitar el humo y dificultad en el arranque, así como también para usar una menor cantidad.  Al producirse un sonido como un rugido o golpe indica que la estufa sigue encendida.  Para su elaboración puede usarse material reciclado y de bajo costo, es una alternativa económica ante la escases de gas.  Debe tener un tamaño razonable, ni muy grande ni muy pequeña.  Su construcción en forma de J requiere de menor atención.  Al ser apagada aun conserva calor por un periodo de tiempo, por ello se debe evitar contacto con la piel mantener a los niños fuera de su alcance.
  • 29.
  • 35.