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Esta estufa de combustible mejorada , o estufa cohete, es el proyecto final de Engr305 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 mejorados de estufas de combustible; Los estudiantes y el público que recorran el centro aprenderán sobre el diseño, la función 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 basadas en petróleo. Es importante señalar que las estufas cohete están diseñadas para poblaciones de todo el mundo que dependen de la biomasa como combustible para cocinar. El uso de estufas cohete en los países desarrollados no es necesario. Las naciones desarrolladas que utilizan métodos de cocina modernos no enfrentan problemas de salud y ambientales relacionados con los métodos de cocina 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 obstaculiza el siguiente paso hacia métodos de cocina modernos. Las poblaciones de los países en desarrollo quieren la misma estufa moderna, autolimpiante, de convección y de tiro descendente que se encuentra en los suburbios estadounidenses. Mucha gente sostiene que los métodos de cocción modernos son más apropiados. Los métodos de cocción modernos son eficientes en la conversión de combustible y producen menos partículas atmosféricas; sin embargo, la dependencia del petróleo dificulta la idoneidad de los métodos de cocción modernos.

Las cocinas mejoradas son un intento de abordar los efectos ambientales y sociales negativos del incendio de las tres rocas. Las estufas mejoradas aumentan la eficiencia del consumo de combustible y reducen la contaminación liberada en los entornos interiores para cocinar. Los diseños mejorados de estufas de combustible se construyen con carcasas metálicas y materiales aislantes que encierran el fuego. Las estufas de combustible mejoradas mejoran la transferencia de calor y la combustión del combustible, lo que da como resultado una estufa de leña eficiente y de combustión limpia.

Diseño

Criterios de diseño

  1. Una estufa cohete bien construida permitirá que circule el aire. Teniendo esto en cuenta, es importante proporcionar un camino uniforme para el aire. La chimenea, la cámara de combustión y el faldón deben tener la misma sección transversal.
  2. A menos que circule oxígeno, el fuego se sofocará. Al construir la cámara de combustión es necesario prever un estante para el combustible. De esta manera, el aire fresco pasará por debajo del combustible en llamas.
  3. La chimenea debe ser corta y llegar justo por encima de la olla. Esto permite que los gases calientes fluyan más rápidamente a través del sistema.
  4. El calor irradiará desde la cámara de combustión. Para mejorar la eficiencia, aísle alrededor de la cámara.

Materiales

Los materiales utilizados en la construcción del cuerpo principal de una estufa cohete están hechos de barriles de metal reciclado. Una vieja lata de aceite de limón fue recortada a las dimensiones adecuadas, convirtiéndose en nuestra falda de olla. La cámara de combustión aislada está compuesta de ladrillos cerámicos aislados comprados en una tienda local de suministros de cerámica. La cámara se mantiene unida con un revestimiento metálico de acero inoxidable de calibre dieciocho sujeto con herrajes de 3/8 de pulgada. El hardware utilizado para construir la estufa cohete incluye tornillos para metales, tuercas, arandelas y tornillos para chapa; Todo nuestro hardware utilizado se compró en una ferretería local.

lista de materiales

ArtículoCosto
Ladrillos cerámicos aislados$29.60
Olla de 8 cuartos$19.99
Cemento para ladrillo cerámico$3.95
2 pies cuadrados de chapa metálica$19.99
Varios. Tuercas, pernos y sujetadores$20.00
Olla de 8 cuartos$8.49
Tambor de 16 galonesGratis
Total$84.02

Pasos de construcción

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

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Fig 2.1: Soporte metálico

Un soporte de metal sostiene una caja de chapa 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.

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Fig 1.2: Cámara de combustión dentro del cañón

Se utilizan brocas y tijeras de hojalatero para cortar un cuadrado del cañón correspondiente a las dimensiones de la carcasa de metal. La carcasa de la cámara de combustión encaja en el orificio, sobresaliendo por ambos lados.

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Fig 1.1: Caja metálica

La carcasa está firmemente sujeta a una viga de metal que se extiende a lo largo del cañón. Esta viga está asegurada en ambos lados con soportes en L.

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Fig 2.2: Barril lleno de Vermiculita

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

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Fig 3: Estante de chapa

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

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Figura 4.1: Falda

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

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Fig 4.2: Faldón dentro del cañón

La olla se inserta en una abertura en la parte superior del barril. Aquí hemos cortado un círculo con tijeras de hojalatero y luego doblamos con cuidado el metal en ángulo recto con unos alicates cuadrados y un mazo. De esta manera, la olla estará más sellada y la abertura no será irregular ni afilada.

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Figura 5.1: Tapa
Fig 5.2: Estufa Rocket completa

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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Fig 6: Olla de acero inoxidable

Para utilizar nuestra estufa cohete, queme combustible dentro de la cámara de combustión y coloque la olla dentro del faldón.


Pruebas

Las pruebas son esenciales para los proyectos de estufas cohete. Las pruebas deben realizarse durante toda la vida útil del proyecto de estufa. 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 cuidadosas de las estufas han dado como resultado una comprensión más precisa de cómo hacer una estufa mejor. Sin experimentación ni pruebas, el desarrollo de una estufa se basa en conjeturas". Los avances técnicos en eficiencia energética por sí solos no garantizarán el éxito. Los programas de estufas deben complementarse con un diseño, una implementación y un apoyo institucional apropiados del proyecto. Sin pruebas adecuadas, los programas de cocinas tendrán expectativas poco realistas sobre la eficiencia de las cocinas mejoradas. Los programas de estufas pueden sobreestimar la eficiencia de las estufas mejoradas cuando se prueban en un entorno de laboratorio controlado. Las estufas mejoradas nunca funcionan tan bien en los hogares reales. "Los ahorros de combustible que se pueden lograr en un laboratorio a menudo tienen poca relación con los ahorros posibles en condiciones de campo" [1] . Muchos programas de estufas en entornos de laboratorio controlados lograron una reducción del 75% en el consumo de combustible. Después de examinar los primeros programas de cocinas, las expectativas de eficiencia de combustible de las cocinas mejoradas se han reducido sustancialmente. "La mayoría de la gente en la comunidad de estufas está de acuerdo en que una disminución del 50% en el consumo de combustible debería considerarse un logro importante y que deberían contentarse 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 adhiera y se ajuste a la cultura local es vital para garantizar un programa de estufas exitoso.

tipos de pruebas

Al probar nuestra estufa, queríamos saber cuánto tiempo tardaría en hervir agua y cuánta leña se utilizaba. También inspeccionamos las cenizas para determinar si la madera estaba completamente quemada. Al final hicimos tres tipos de pruebas.

  1. Hervimos agua desde el inicio en frío y desde el inicio en caliente. Arranque en caliente significa que comenzamos la prueba cuando ya había leña. La temperatura inicial del agua era de sesenta y tres grados.
  2. Mantuvimos el hervor durante 30 minutos. No pusimos en marcha el reloj hasta que se quemó toda la leña que inicialmente hacía hervir el agua. 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 108 o F. Esto se hizo desde un arranque en frío (inicialmente nada se quemaba). La temperatura inicial fue 62 o F y la temperatura final fue 170 o F.
  2. Desde un comienzo 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 caliente, se necesitaron 11 minutos y 0,72 libras de madera para calentar seis litros de agua a 146 o F. La temperatura inicial fue de 64 o F y la temperatura final fue de 210 o F.
  4. Para mantener seis litros de agua hirviendo durante media hora se necesitaban 18 libras de madera. La temperatura inicial fue 212 o F y la temperatura final fue 210 o F.

Conclusión

Los resultados de nuestras pruebas demostraron que el proyecto fue un éxito. Lo primero que notamos fue que la circulación del aire es excelente. Nunca tuvimos problemas para introducir suficiente aire en el fuego o para que el humo saliera de la cámara de combustión. Esto hace que iniciar un incendio sea muy fácil. Además, nos alegró ver que apenas quedaban cenizas. La madera ardió muy caliente y se quemó por completo. Aunque la parte superior de la estufa se calienta cuando el fuego arde rápido, la vermiculita hace un muy buen trabajo aislando la parte inferior. La mitad inferior de la estufa nunca se calentó demasiado para tocarla y la base ni siquiera se calentó. Una vez que se produce un incendio, se debe atender con regularidad. Además de agregar leña nueva a medida que arde el fuego, es importante empujar constantemente las piezas encendidas hasta el fondo de la cámara. Nuestra estufa es muy eficiente. Para cocinar espaguetis en nuestra estufa se necesitaría aproximadamente una libra de leña y solo tomaría unos minutos más que en una estufa normal. Utilizando mucha leña y creando una llama grande, es posible hervir agua rápidamente. Con menos leña se puede hervir la misma cantidad de agua pero se tarda más. Inicialmente se necesita mucha leña para calentar el agua, pero para mantenerla hirviendo se necesita muy poca leña. Una libra de madera mantendría hirviendo seis litros de agua durante unas dos horas y media. Cuando nuestra estufa está encendida, la olla y la falda se llenan de hollín. Periódicamente será necesario limpiar este hollín.

Al construir una estufa cohete, aprendimos algunas cosas importantes. En primer lugar, sería posible construir este tipo de estufa utilizando únicamente materiales reciclados. El hardware sería el más difícil de encontrar. También sería posible construir nuestra estufa cohete sin el uso de herramientas eléctricas. Podríamos haber usado un martillo y una púa en lugar de un taladro. También podríamos haber usado una sierra para metales en lugar de una Sawzall. Solo usamos esta herramienta una vez, para cortar la falda. Como anticipábamos, la parte superior de la estufa se calentó. Si nuestra estufa se colocara dentro de otro barril y se aislara, sería más fácil de usar. Personalmente, prefiero ocuparme de la superficie caliente que poner más trabajo en la estufa. En una situación en la que hay niños utilizando la estufa, el metal caliente puede ser peligroso. Lo único que le falta a nuestra estufa es un estante para que las piezas de leña extra largas descansen mientras se queman.

Las poblaciones de todo el mundo seguirán utilizando combustible de biomasa durante un futuro indefinido. El uso de estufas mejoradas puede ayudar a controlar los costos externos tanto para el medio ambiente como para la sociedad humana. "Parece inevitable que se compre y queme en estufas una cantidad cada vez mayor de combustible de biomasa". [1] El ahorro de combustible puede no ser el factor determinante en la adaptación de cocinas mejoradas. Las estufas mejoradas funcionan porque hacen que cocinar sea más rápido, más seguro y más limpio. Las estufas mejoradas protegen a los niños de los peligros de quemaduras causadas por el fuego, reducen las enfermedades respiratorias y queman limpios y libres de hollín.

Actualización de septiembre de 2011

Logan Ward y Erik Rasmussen

El 11 de septiembre visitamos la estufa cohete del CCAT para comprobar cómo va y actualizar un poco la página. La estufa está en buenas condiciones, pero hay algunas áreas en las que se podría mejorar. La estufa cohete ha sufrido algunos cambios menores desde su creación. Recientemente, recibió un trabajo de pintura nueva. Además, la chimenea se ha alargado considerablemente. Como se puede ver en las fotografías anteriores, la chimenea original era bastante corta. La nueva chimenea es mucho más alta y tiene una tapa en la parte superior. También dejamos una pieza informativa laminada para colgar alrededor de la chimenea y que la gente sepa qué es la estufa cohete e información sobre las estufas cohete en general.

Pruebas actualizadas

Nos reunimos con Dan y probamos la estufa. Parecía como si la estufa no hubiera sido utilizada durante bastantes años.

  • El primer paso fue lavar la olla.
  • Luego, juntamos trozos de leña de 1' a 1,5' de largo. La leña pesaba un total de 0,44 libras.
  • Después de eso, llenamos la olla con agua y la colocamos en la falda.
  • A continuación, comenzamos a quemar los trozos de madera en la cámara de combustión. También agregamos pasto muerto a la leña.
  • El agua llegó a hervir rápidamente en 7 minutos y 25 segundos.
  • La temperatura del agua se midió a 150 grados Fahrenheit.

Observamos algunas áreas problemáticas. La vermiculita utilizada para aislar la cámara de combustión es vieja y podría sustituirse. Además, hay pequeños espacios entre la cámara de combustión y la caja metálica del cañón, lo que puede 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 una chimenea más larga mejoraba el flujo de gases o no. Como se señaló anteriormente, la chimenea debería ser corta y llegar justo por encima de la olla, por lo que la chimenea alargada podría haber obstaculizado el flujo de gases. Además, es posible que también sea necesario reemplazar los ladrillos de la cámara de combustión. Si esta estufa se usara constantemente, probablemente sería una buena idea abordar estas inquietudes, ya que usted querrá que su estufa esté 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 utilizado desde hacía bastante tiempo. Las razones para no utilizar la estufa cohete son su fácil uso. Es difícil encenderlo y una vez encendido es difícil permanecer encendido. El fondo de las ollas se quema. También produce mucho humo cuando se usa. El clima le ha pasado factura. Me desanimó que no pudiéramos probarlo y ver resultados reales. Estamos planeando volver para hacer algunas pruebas y ver cómo se compara con cuando se construyó por primera vez. Publicaremos los resultados una vez que realicemos algunas pruebas.

Procedemos con el análisis analítico. Lo primero que notamos fue que la flauta de humo y la información laminada habían desaparecido. El óxido ha pasado factura a la estufa. La parte superior e inferior han sido las más afectadas. Hay algunos agujeros debido al óxido que atraviesan toda la parte superior. Por lo tanto, pronto será necesario reemplazar la capota. El fondo también se ha visto afectado. Parece que el óxido se ha comido el metal y ahora es muy fino en la parte inferior. Aún no hay agujeros, pero tal vez en un futuro próximo. No parece haber mucha continuidad del cohete. Pasando a la cámara de combustión. El sellador resistente al calor que se utilizó para sellar los ladrillos cerámicos ha desaparecido casi por completo. El ladrillo de abajo también está en mal estado. Cuando movimos el ladrillo inferior vimos que sólo se movía un trozo grande. También notamos que la parte trasera de la cámara de combustión tenía grietas.

Ver también

Referencias

  1. ^ Jump up to: 1.0 1.1 1.2 Barnes, Douglas F. "Qué hace que la gente cocine con estufas de biomasa mejoradas". Banco Mundial.org. Banco Mundial. Web. 3 de octubre de 2011. < http://www-wds.worldbank.org/external/default/WDSContentServer/WDSP/IB/1999/08/15/000009265_3970311122727/Rendered/INDEX/multi_page.txt >.
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