CCAT rocket stove/es

Esta estufa de combustible mejorada , o estufa cohete, es el proyecto final de Ingeniería 305 en Cal Poly Humboldt . El objetivo del proyecto es construir una estufa cohete de demostración para el Centro Universitario de Tecnología Apropiada en el campus de Cal Poly Humboldt. La estufa cohete servirá como ejemplo de tecnología y desarrollo de estufas de combustible mejoradas; los estudiantes y el público que visiten el centro aprenderán sobre el diseño, el funcionamiento y la necesidad de estufas de combustible mejoradas en todo el mundo.

La estufa cohete también permitirá a los residentes del centro cocinar con biomasa tradicional , reduciendo su dependencia de fuentes de energía derivadas del petróleo. Es importante destacar que las estufas cohete están diseñadas para poblaciones de todo el mundo que dependen de la biomasa como combustible para cocinar. Su uso en países desarrollados no es necesario. Los países desarrollados que utilizan métodos de cocina modernos no enfrentan los problemas de salud y ambientales relacionados con los métodos tradicionales. La estufa de combustible mejorada fue diseñada, construida y probada por Daniel Moyer y Tyler Jones.

Las poblaciones dependen cada vez más de la biomasa como combustible para cocinar, lo que dificulta el avance hacia métodos de cocina modernos. Las poblaciones de los países en desarrollo desean las mismas estufas modernas, autolimpiables, de convección y de tiro descendente que se encuentran en los suburbios estadounidenses. Muchos argumentan que los métodos de cocina modernos son más apropiados. Estos métodos son eficientes en la conversión de combustible y producen menos partículas atmosféricas; sin embargo, la dependencia del petróleo dificulta su idoneidad.

Las estufas mejoradas buscan abordar los efectos ambientales y sociales negativos del incendio de tres rocas. Aumentan la eficiencia del consumo de combustible y reducen la contaminación en los espacios interiores donde se cocina. Su diseño se construye con carcasas metálicas y materiales aislantes que encierran el fuego. Mejoran la transferencia de calor y la combustión, lo que resulta en una estufa de leña eficiente y de combustión limpia.

Diseño

Principios de diseño

1. Una estufa cohete bien construida permitirá la circulación del aire. Por ello, es importante proporcionar una circulación uniforme del aire. La chimenea, la cámara de combustión y el espacio entre los faldones deben tener la misma sección transversal.
2. A menos que circule oxígeno, el fuego se sofocará. Al construir la cámara de combustión, es necesario proporcionar una plataforma para el combustible. De esta manera, el aire fresco se introducirá debajo del combustible en combustión.
3. La chimenea debe ser corta, llegando justo por encima de la olla. Esto permite que los gases calientes fluyan más rápidamente por el sistema.
4. El calor se irradiará desde la cámara de combustión. Para una mayor eficiencia, aísle la cámara.

de materiales

Los materiales utilizados en la construcción del cuerpo principal de la estufa cohete provienen de barriles metálicos reciclados. Una vieja lata de aceite de limón se recortó a las dimensiones adecuadas, convirtiéndose en la base de la olla. La cámara de combustión aislada está compuesta por ladrillos aislantes de cerámica comprados en una ferretería local. La cámara se mantiene unida mediante una placa metálica de acero inoxidable de calibre dieciocho, sujeta con herrajes de 9,5 mm. Los herrajes utilizados para construir la estufa cohete incluyen tornillos para metal, tuercas, arandelas y tornillos para chapa metálica; todos los herrajes utilizados se adquirieron en una ferretería local.

lista de materiales

Pasos de construcción

1

La cámara de combustión cuadrada se construyó con ladrillos aislantes. Los ladrillos se cortaron y se les dio forma con una sierra para metales. Se utilizó masilla resistente al calor como sellador

2

Un soporte metálico sostiene una carcasa de chapa metálica que mantiene la cámara de combustión en su lugar. El metal se cortó con tijeras de hojalatero y se fijó con tornillos en los bordes

3

Se utilizan taladros y tijeras de hojalatero para cortar un cuadrado del barril que se corresponda con las dimensiones de la carcasa metálica. La carcasa de la cámara de combustión encaja en el orificio, sobresaliendo por ambos lados

4

El casquillo está firmemente fijado a una viga metálica que atraviesa el cañón. Esta viga se fija a ambos lados con soportes en L.

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Se vierte vermiculita en el barril para aislar la cámara de combustión. Este aislamiento llena el espacio entre la cámara y el barril y se llena hasta la parte superior de la cámara

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En la abertura superior de la cámara de combustión construimos un estante metálico. Este estante es circular y encaja perfectamente dentro del barril. Tiene un corte cuadrado que corresponde a la abertura superior de la cámara de combustión. Esto permite el paso de los gases, pero los sella de la mitad inferior del barril. El estante está fijado firmemente al exterior del barril con soportes en L y tornillos

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En la mitad superior del barril, construimos un faldón. Este faldón rodea la olla, dejando un pequeño espacio en la parte inferior y los lados. El faldón se construyó con una lata. Usamos tijeras de hojalatero para cortar una abertura cuadrada en la parte inferior para canalizar los gases calientes. La parte superior de la lata se cortó completamente con una sierra de vaivén. El faldón se fija al estante con tornillos y arandelas

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El recipiente se inserta en una abertura en la parte superior del barril. Aquí hemos cortado un círculo con tijeras de hojalatero y luego hemos doblado cuidadosamente el metal hacia abajo en ángulo recto usando alicates cuadrados y un mazo. De esta manera, el recipiente queda más sellado y la abertura no es dentada ni afilada

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Cortamos un agujero en la parte superior del barril y fijamos una chimenea circular de metal sobre el agujero con tornillos

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Para usar nuestra estufa cohete, queme combustible dentro de la cámara de combustión y coloque la olla dentro de la falda

de pruebas

Las pruebas son esenciales para los proyectos de estufas cohete. Deben realizarse durante toda la vida útil del proyecto. La evaluación de estufas mejoradas ayuda a determinar si el modelo es comercializable, si los costos de producción son lo más bajos posible y si se necesitan mejoras. «Las pruebas exhaustivas de estufas han permitido comprender mejor cómo fabricar una mejor. Sin experimentación ni pruebas, el desarrollo de una estufa se basa en conjeturas». Los avances técnicos en eficiencia energética por sí solos no garantizan el éxito. Los programas de estufas deben complementarse con un diseño de proyecto adecuado, una implementación y un apoyo institucional adecuado. Sin pruebas adecuadas, los programas de estufas tendrán expectativas poco realistas sobre la eficiencia de las estufas mejoradas. Los programas de estufas pueden sobreestimar la eficiencia de las estufas mejoradas al probarlas en un entorno de laboratorio controlado. Las estufas mejoradas nunca funcionan tan bien en hogares reales. «El ahorro de combustible que se puede lograr en un laboratorio a menudo tiene poca relación con el ahorro posible en condiciones de campo» ^{[ 1 ]} . Muchos programas de estufas en entornos de laboratorio controlados lograron una reducción del 75 % en el consumo de combustible. Tras examinar los primeros programas de estufas, las expectativas de eficiencia energética de las estufas mejoradas se han reducido considerablemente. «La mayoría de los expertos en estufas ahora coinciden en que una reducción del 50 % en el consumo de combustible debe considerarse un logro importante y deberían conformarse con un ahorro del 25 % o incluso menos». ^{[ 1 ]} Los entornos de laboratorio pueden ser valiosos para el diseño y las pruebas iniciales de estufas mejoradas; las pruebas en condiciones de campo pueden garantizar que el producto final se construya y diseñe correctamente. Producir un diseño de estufa que se ajuste a la cultura local es vital para el éxito de un programa de estufas.

Tipos de pruebas

Al probar nuestra estufa, queríamos saber cuánto tiempo tardaba en hervir el agua y cuánta leña se utilizaba. También inspeccionamos las cenizas para determinar si la leña se había quemado completamente. Finalmente, realizamos tres tipos de pruebas.

1. Hervimos agua con un arranque en frío y otro en caliente. El arranque en caliente significa que comenzamos la prueba cuando ya había leña ardiendo. La temperatura inicial del agua era de sesenta y tres grados.
2. Mantuvimos el agua hirviendo durante 30 minutos. No pusimos en marcha el cronómetro hasta que se consumió toda la madera que la había hecho hervir inicialmente. Esto nos dio resultados más precisos.

resultados

1. Se necesitaron 13 minutos y 0,36 libras de madera para calentar cuatro litros de agua a 42 ^° C. Esto se hizo desde un arranque en frío (sin quemar nada al principio). La temperatura inicial fue de 16 ^° C y la temperatura final, de 77 ^° C.
2. Desde un comienzo en caliente, se necesitaron 10 minutos y 0,56 libras de madera para calentar el mismo volumen de agua a 149 ^o F. La temperatura inicial fue de 63 ^o F y la temperatura final fue de 212 ^o F.
3. Desde un comienzo en caliente, se necesitaron 11 minutos y 0,72 libras de madera para calentar seis litros de agua a 146 ^° F. La temperatura inicial fue de 64 ^° F y la temperatura final fue de 210 ^° F.
4. Para mantener seis litros de agua hirviendo durante media hora, se necesitaron 8,5 kg de madera. La temperatura inicial fue de 100 ^° C y la final, de 100 ^° C.

Conclusión

Los resultados de nuestras pruebas demostraron que el proyecto fue un éxito. Lo primero que notamos fue la excelente circulación del aire. Nunca tuvimos problemas para que entrara suficiente aire al fuego ni para que el humo saliera de la cámara de combustión. Esto facilita mucho el encendido. Además, nos alegró ver que apenas quedaban cenizas. La leña ardía con fuerza y ​​se quemó completamente. Aunque la parte superior de la estufa se calienta cuando el fuego arde rápido, la vermiculita aísla muy bien la parte inferior. La mitad inferior de la estufa nunca se calentó demasiado al tacto, y la base misma ni siquiera se calentó. Una vez que el fuego está encendido, hay que cuidarlo con regularidad. Además de añadir leña nueva a medida que arde, es importante empujar constantemente los trozos de leña hasta el fondo de la cámara. Nuestra estufa es muy eficiente. Cocinar espaguetis en nuestra estufa requiere aproximadamente medio kilo de leña y solo toma unos minutos más que en una estufa normal. Al usar mucha leña y crear una llama grande, es posible hervir agua rápidamente. Con menos leña, se puede hervir la misma cantidad de agua, pero tarda más. Se necesita mucha leña para calentar el agua inicialmente, pero para mantenerla hirviendo se necesita muy poca. Una libra de leña mantendría seis litros de agua hirviendo durante aproximadamente dos horas y media. Cuando nuestra estufa está encendida, la olla y la base acumulan mucho hollín. Periódicamente, será necesario limpiar este hollín.

Al construir una estufa cohete, aprendimos algunas cosas importantes. Primero, sería posible construir este tipo de estufa usando solo materiales reciclados. Los herrajes serían los más difíciles de encontrar. También sería posible construir nuestra estufa cohete sin usar herramientas eléctricas. Podríamos haber usado un martillo y una estaca en lugar de un taladro. También podríamos haber usado una sierra para metales en lugar de una sierra de vaivén. Solo usamos esta herramienta una vez, para cortar el faldón. Como anticipamos, la parte superior de la estufa se calentó. Si nuestra estufa se hubiera colocado dentro de otro barril y se hubiera aislado, sería más fácil de usar. Personalmente, prefiero lidiar con la superficie caliente que darle más trabajo. En una situación donde hubiera niños usándola, el metal caliente podría ser peligroso. Lo único que le falta a nuestra estufa es un estante para apoyar trozos de madera extra largos mientras se queman.

Las poblaciones de todo el mundo seguirán utilizando combustible de biomasa indefinidamente. El uso de estufas mejoradas puede ayudar a controlar los costos externos tanto para el medio ambiente como para la sociedad. «Parece inevitable que se compre y se queme cada vez más combustible de biomasa en estufas convencionales». ^{[ 1 ]} El ahorro de combustible puede no ser el factor determinante de la adopción de estufas mejoradas. Estas funcionan porque permiten cocinar de forma más rápida, segura y limpia. Protegen a los niños de las quemaduras causadas por el fuego abierto, reducen las enfermedades respiratorias y su combustión es limpia y sin hollín.

Actualización de septiembre de 2011

Logan Ward y Erik Rasmussen

El 11 de septiembre, visitamos la estufa cohete en CCAT para revisar su estado y actualizar un poco la página. La estufa está en buen estado, pero hay algunas áreas que podrían mejorarse. La estufa cohete ha sufrido algunos cambios menores desde su creación. Recientemente, recibió una nueva capa de pintura. Además, la chimenea se ha alargado considerablemente. Como pueden ver en las fotos anteriores, la chimenea original era bastante corta. La nueva chimenea es mucho más alta y tiene una tapa en la parte superior. También dejamos un folleto informativo plastificado para colgar alrededor de la chimenea e informar a la gente sobre la estufa cohete y sobre las estufas cohete en general.

de pruebas actualizada

Nos reunimos con Dan y probamos la estufa. Parecía que no se había usado en varios años.

• El primer paso fue lavar la olla.
• Luego, juntamos trozos de leña de entre 30 y 45 cm de largo. La leña pesaba un total de 0,22 kg.
• Después de eso, llenamos la olla con agua y la colocamos en la falda.
• A continuación, empezamos a quemar los trozos de madera en la cámara de combustión. También añadimos hierba seca a la leña.
• El agua comenzó a hervir rápidamente en 7 minutos y 25 segundos.
• La temperatura del agua se midió en 150 grados Fahrenheit.

Observamos algunas áreas problemáticas. La vermiculita utilizada para aislar la cámara de combustión es vieja y podría reemplazarse. Además, hay pequeños huecos entre la cámara de combustión y la carcasa metálica del barril, lo que podría haber disminuido la concentración de calor alrededor de la olla y la baja temperatura del agua hirviendo. Estos huecos podrían rellenarse fácilmente con algún tipo de sellador resistente al calor. Además, no estaba claro si la adición de la chimenea más larga mejoró el flujo de gases. Como se mencionó anteriormente, la chimenea debería ser corta, llegando justo por encima de la olla, por lo que la chimenea alargada podría haber obstaculizado el flujo de gases. Además, es posible que los ladrillos de la cámara de combustión también necesiten ser reemplazados. Si esta estufa se usaba con regularidad, probablemente sería buena idea abordar estos problemas, ya que desearía que su estufa estuviera en óptimas condiciones de funcionamiento.

Actualización de octubre de 2014

Actualizado por Jacob Carroll-Johnson y Carlos A. Sánchez

Parecía que la estufa cohete no se había usado en mucho tiempo. Una de las razones para no usarla es su facilidad de uso. Es difícil de encender y, una vez encendida, es difícil que permanezca encendida. El fondo de las ollas se quema. Además, sale mucho humo al usarla. El clima la ha afectado. Me decepcionó no poder probarla y ver los resultados reales. Planeamos volver para hacer algunas pruebas y compararla con la primera vez que se fabricó. Publicaremos los resultados una vez que hagamos algunas pruebas.

Procedemos con el análisis. Lo primero que notamos fue que la flauta de humo y la información laminada habían desaparecido. El óxido ha afectado gravemente la estufa. La parte superior e inferior han sido las más afectadas. Hay algunos agujeros de óxido que atraviesan toda la parte superior. Por lo tanto, pronto habrá que reemplazar la parte superior. La parte inferior también se ha visto afectada. Parece que el óxido ha carcomido el metal y ahora es muy fino en la parte inferior. Todavía no hay agujeros, pero quizás los haya en un futuro próximo. No parece haber mucha continuidad en el cohete. Pasando a la cámara de combustión. El sellador resistente al calor que se usó para sellar los ladrillos cerámicos ha desaparecido casi por completo. El ladrillo inferior también está en mal estado. Al moverlo, vimos que solo se movió un gran trozo. También notamos que la parte trasera de la cámara de combustión tenía grietas.

Véase también

• Centro de Investigación Aprovecho
• Estufa cohete de Larry Winiarski
• Estufa cohete WaterPod

Referencias