Improved solid biofuel stoves/es

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Esta página se refiere a estufas que utilizan combustible, generalmente sólido. Para versiones solares, consulte Cocina solar.

Las estufas de biocombustible sólido mejoradas , sin humo o de bajo consumo de leña, están diseñadas para ser al menos un 10 % más eficientes que las estufas convencionales o para reducir los problemas de salud asociados con el fuego para cocinar. Se utilizan ampliamente en países en desarrollo y suelen tener diseños muy sencillos. Cuando funcionan correctamente, no generan humo nocivo en el hogar (gracias a una combustión más eficiente para reducir el humo y a una chimenea o ventilación para eliminarlo) y consumen menos combustible. Se han desarrollado varios diseños según los materiales locales disponibles, las condiciones ambientales y las necesidades de la comunidad.

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  Fig. 1: Una selección de cocinas mejoradas
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  Fig. 1a: Estufa de fuego abierto
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  Fig. 1b: Cocina mejorada Patsari hecha de ladrillos, mortero y relleno de escombros.
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  Fig. C: Cocina Lorena de tierra apisonada
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  Fig. D: Las mujeres pueden diseñar y fabricar cocinas mejoradas. ©Simon Ekless/Practical Action

Proyectos en Appropedia

Estufa cohete CCAT

Estufa de cocina eficiente alimentada con estiércol de vaca

estufa de queroseno

Estufa Justa modificada

Practivistas Chiapas estufas ahorradoras

Estufas mejoradas de Practivistas Chiapas

Estufa Schatzari

Quemadores de queroseno de bajo consumo energético de Servals

Impacto en la salud

Cocinar y calentar con combustibles sólidos como madera, estiércol, carbón o residuos agrícolas sobre fuegos abiertos o estufas sin chimenea puede provocar contaminación del aire interior . Este humo en interiores contiene monóxido de carbono, bencenos, aldehídos, pequeñas partículas de hollín y polvo, y otros contaminantes perjudiciales para la salud. Una evaluación de la OMS determinó que la contaminación del aire interior es el octavo factor de riesgo más importante de enfermedad. Es un factor de riesgo particularmente importante para las infecciones agudas de las vías respiratorias (IRA), como la bronquitis y la neumonía. Cada año, la IAP está implicada en la muerte de 1,6 millones de personas (una muerte cada 20 segundos). Dado que las mujeres y los niños pasan la mayor parte del tiempo cerca del hogar, son especialmente vulnerables. ^{[ 1 ]}

El uso de combustibles más limpios, el acceso a estufas mejoradas y/o cambios de comportamiento podrían reducir sustancialmente la exposición al humo en interiores y las enfermedades asociadas. ^{[ 2 ]}

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  Fig. 2a: Fuego abierto o fogón en uso, mientras que la estufa mejorada permanece sin uso en segundo plano. Esto podría deberse a la preferencia por el gusto o la tradición de usar fuego abierto, o a que los diferentes cocineros de la casa podrían no saber o querer cocinar en la estufa mejorada.
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  Fig. 2b: Techo ennegrecido por años de fuego abierto, incluso con grandes aberturas para la circulación de aire entre el techo y la pared, el humo sube y luego desciende en lugar de escapar al exterior.
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  Fig. 2c: Mujer cocinando sin tapa durante una prueba de cocción. Cocinar con tapa reduce el consumo de combustible en un 40 %, lo que permite ahorrar más combustible que usar cocinas mejoradas. ^{[ 3 ]}
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  Fig. 2d: Estufa mejorada en funcionamiento sin comal ^W , por lo que el plato recibe calor directo. Por la mañana, esto produce poco humo, pero por la tarde, el humo ya no sale por la chimenea. Sube por la abertura del comal hacia la casa.
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  Figura 2e: Cocina mejorada en Kenia ©Neil Cooper/Practical Action

Conservación de combustible y eficiencia de combustible

Los bosques del mundo se están reduciendo bajo la tremenda presión de las actividades agrícolas y madereras. En algunas áreas, la búsqueda intensificada de leña, el principal combustible para cocinar en el Sur , es un importante contribuyente al problema. La mayor parte de esta madera se quema en fuegos abiertos o estufas ineficientes. Cuando la madera es simplemente demasiado cara o está demasiado lejos, el estiércol animal y los residuos de cultivos que antes regresaban al suelo como fertilizantes con frecuencia se queman como combustible. Esta práctica, cada vez más común en muchas partes de África y el sur de Asia , se suma a una espiral descendente en la fertilidad del suelo. Una vez que se eliminan los árboles y la vegetación en las laderas, la erosión del suelo avanza rápidamente con la escorrentía del agua de lluvia y las inundaciones , y la tierra puede convertirse en un desierto. Los patrones actuales de consumo diario de leña en todo el mundo son, por lo tanto, factores importantes en una crisis ambiental que avanza.

Desde finales de la década de 1970, se ha trabajado mucho en el diseño y la difusión de estufas mejoradas, sencillas y de bajo costo. Estas estufas pueden ahorrar hasta un 40% del combustible de madera que se consume normalmente en fogones abiertos y entre un 25% y un 35% del combustible que se consume en estufas tradicionales. La experiencia colectiva de este trabajo se describe en Cuestiones Candentes. Tras un intenso análisis de diversas estrategias para fomentar la fabricación de estufas por parte de los propietarios, observadores experimentados concluyen que la producción industrial de estufas es una de las vías más prometedoras. Las ventajas de este enfoque incluyen un mejor control de calidad y, por lo tanto, una mayor eficiencia y una mayor vida útil de las estufas que la que se puede lograr con la fabricación por parte de los propietarios. Con un costo de entre 1 y 5 dólares cada una, las estufas a menudo se amortizan con el ahorro de combustible en uno o dos meses si se compra el combustible. En las zonas rurales, donde se recolecta la mayor parte del combustible, aún se pueden vender estufas de muy bajo costo a algunas personas, pero el problema de la distribución es mucho más complejo y aún no se han desarrollado estrategias que resulten eficaces.

La conservación de combustible mediante cocinas mejoradas parece ser la forma más económica para que un país invierta en nuevas fuentes de energía. Una cocina artesanal típica, que conserva el 35% de la leña, cuesta menos de 5 dólares. Tres cocinas mejoradas tienen el mismo efecto en el suministro de combustible que una planta de biogás familiar (que costaría entre 40 y 50 veces más); ambas significan que se pueden cubrir las necesidades adicionales de combustible para cocinar de una familia. La inversión de capital será mayor para las cocinas eléctricas o de queroseno, y también debe considerarse el costo de aumentar la capacidad de generación eléctrica y extender la red eléctrica. Tanto las cocinas eléctricas como las de queroseno tienen el costo diario adicional del combustible, que en el caso de la cocina mejorada es nulo (ya que la mejora en la eficiencia por sí sola representa toda la ganancia). Los subsidios comunes y los requisitos de divisas hacen que las importaciones de queroseno sean una carga para las economías nacionales de muchos países.

Es necesario comprender los efectos secundarios de los sistemas de cocina existentes antes de implementar mejoras aceptables. En muchos lugares, el humo de los fuegos de cocina en interiores contribuye significativamente a las enfermedades pulmonares y oculares. Además, este humo también sirve para secar los cultivos que se extienden sobre la zona de cocina y para proteger los techos de paja de los daños causados ​​por insectos. En las regiones montañosas y otras zonas más frías, puede ser necesario incluir la función de calefacción del fuego de cocina en interiores en el diseño de las estufas. El éxito de las iniciativas de promoción de estufas puede depender de la disponibilidad de modificaciones eficaces para estas funciones secundarias del fuego de cocina.

La experiencia ha demostrado que, a pesar de la necesidad de conservar leña a gran escala, la adopción de estufas mejoradas no puede ocurrir de inmediato en toda una nación o región. Dependerá, en cambio, de la participación de la población local en un trabajo minucioso y sistemático que priorice la experimentación y los métodos de cocción. Las estufas existentes y los nuevos prototipos pueden probarse con un equipo mínimo. Varios libros de esta sección abordan técnicas de prueba.

La mayoría de las personas con conocimientos han revisado sus estimaciones del ahorro de combustible posible con una estufa nueva típica. Un ahorro del 35 % se considera ahora una cifra realista para los diseños de estufas más modernos. De igual manera, la mayoría coincide en que la distribución de estufas mejoradas por sí sola no afectará significativamente la tasa de deforestación en la mayoría de los lugares. Sin embargo, las estufas mejoradas se consideran ahora un componente rentable en los programas de reforestación de algunos países, y claramente contribuyen a mejorar la calidad de vida al ahorrar dinero y tiempo a las familias y reducir el humo en la cocina.

Muchas gracias a David Bartecchi de Village Earth por el contenido inicial.

Características clave del diseño

Algunas o todas estas características de diseño ayudan a que una estufa consuma menos combustible o reducen los problemas de salud asociados con los incendios tradicionales al cocinar:

• Chimenea o respiradero largo: para eliminar el humo hacia el exterior y mejorar el flujo de aire a través del fuego.
• Entrada de aire controlable: requiere que el fuego esté en un recinto con una entrada ajustable, lo que permite reducir la velocidad de combustión para satisfacer las necesidades.
• Utilización de un material con buenas propiedades aislantes, para las paredes interiores de la estufa, normalmente cerámica.
• Postcombustión: mezclar los gases de escape con una pequeña cantidad de aire nuevo para permitir que los últimos hidrocarburos y monóxido de carbono restantes se quemen sin llama.
• Revestir el recipiente de cocción, es decir, hacer que el conducto de humos caliente circule por un paso estrecho entre la olla y la cocina. Esto implica que el tamaño de la olla y el de la cocina deben coincidir.
• Aprovechamiento del calor de los gases de combustión para calefacción (en climas fríos) y/o calentamiento de agua. Para evitar fugas de gases de combustión en la habitación, se necesita un intercambiador de calor. En un producto costoso, este puede ser un dispositivo complejo de acero inoxidable, o en un país en desarrollo, un simple conducto de humos metálico. ^{[ Se requiere ampliación ].}
• Muchas sociedades cocinan sólo unos pocos tipos de alimentos y usted debe diseñar la estufa para satisfacer sus necesidades específicas.

• Si revuelve un material espeso, necesitará una base bien apoyada para mantener la olla estable.
• Hay una separación óptima entre la olla y la cocina para permitir la salida del aire. Diseñe la cocina a juego con las ollas y mantenga esta separación.

• Si se coloca demasiado material en el quemador, no se consumirán todos los hidrocarburos, por lo que se debe considerar limitar el espacio para el material inflamable. También se debe considerar el tipo de material que se quema localmente al diseñar esta área de combustión.
• En áreas densamente pobladas, como los campos de refugiados, varios hogares querrán compartir las estufas, así que considere incluir mangos aislantes.
• Como siempre con la tecnología apropiada, las estufas deben construirse localmente con materiales y técnicas locales. De esta manera, podrá sembrar emprendedores para que las produzcan, las vendan y las reparen después de su partida.
• un fuego cerrado para retener el calor
• Diseño cuidadoso del soporte para ollas para maximizar la transferencia de calor del fuego a la olla.
• deflectores para crear turbulencia y, por lo tanto, mejorar la transferencia de calor
• Amortiguadores para controlar y optimizar el flujo de aire
• un inserto de cerámica para minimizar la tasa de pérdida de calor
• Una rejilla para permitir el uso de una variedad de combustibles y la eliminación de cenizas.
• Carcasa de metal para darle resistencia y durabilidad.
• Sistemas de ollas múltiples para maximizar el uso del calor y permitir calentar varias ollas simultáneamente

Gran parte de la investigación y el desarrollo de tecnologías de biomasa para zonas rurales de países en desarrollo se ha basado en la mejora de las estufas tradicionales. Inicialmente, esto se hizo en respuesta a la amenaza de la deforestación, pero también se ha centrado en la necesidad de las mujeres de reducir el tiempo de recogida de combustible y mejorar el ambiente de la cocina mediante la eliminación del humo. Se han desarrollado diversas estrategias para mejorar las estufas, algunas a nivel local y otras como parte de programas más amplios de organizaciones internacionales. La Figura 2, a continuación, muestra diversos tipos de estufas mejoradas que han dado buenos resultados: algunas pequeñas y portátiles, y otras diseñadas para ser instaladas permanentemente en el hogar.

Mejorar el diseño de una estufa es un procedimiento complejo que requiere una amplia comprensión de muchos aspectos. La participación de los usuarios en el proceso de diseño es esencial para comprender a fondo sus necesidades y requisitos. La estufa no es simplemente un electrodoméstico para calentar alimentos (como se ha convertido en la sociedad occidental), sino que a menudo actúa como un punto de encuentro social, un medio de iluminación y calefacción. El alquitrán del fuego puede ayudar a proteger un techo de paja, y el humo puede mantener alejados a los insectos y otras plagas. Es necesario considerar los hábitos culinarios, así como el estilo de vida de los usuarios. Las estufas de carbón utilizadas para cocinar carne y verduras son de poca utilidad para quienes tienen dietas básicas como el ugali, que requiere ollas grandes y remover vigorosamente. El tipo de combustible puede variar considerablemente; en algunos países, el estiércol de vaca se utiliza como fuente común de combustible, sobre todo donde la leña escasea. El costo también es un factor importante entre los grupos de bajos ingresos. No identificar estos problemas socioeconómicos clave garantizará el fracaso de un programa de estufas. La función de una estufa mejorada no es simplemente ahorrar combustible.

Materiales mejorados para estufas de cocina

Uno de los aspectos más importantes del diseño mejorado de una cocina son los materiales que se utilizan.

Consideraciones importantes:

• El material debe ser capaz de soportar ciclos térmicos.
• Precio: la gente no comprará una estufa cara
• El material debe estar disponible (obvio, pero vale la pena decirlo)

Materiales a considerar

• Ladrillo refractario (diseñado para aislar y soportar ciclos térmicos)
• Ladrillo de arcilla/barro (barato)
• Hormigón refractario
• Hormigón normal
• Chapa metálica (tener en cuenta que es muy importante una estufa que no produzca quemaduras)
• Azulejo normal
• Azulejo aislante

Para las cámaras de combustión, tenga en cuenta que la madera se puede introducir con una fuerza considerable y la cámara debe poder soportar cierto maltrato.

Rieles:

• El zinc tiene una temperatura de fusión relativamente baja y no debe utilizarse para aplicaciones de altas temperaturas.
• El acero inoxidable puede ser adecuado para las cámaras de combustión.
• El hierro fundido funciona muy bien pero es muy caro.

Fabricación local de estufas

Desde 1982, la Kenya Ceramic Jiko (KCJ), una estufa de carbón mejorada para el mercado urbano, ha sido desarrollada y fabricada por un gran número de pequeños productores. La KCJ consta de dos componentes principales: metal y arcilla cocida. Ambas piezas son fabricadas por emprendedores: la metálica (revestimiento) es elaborada por pequeñas empresas o artesanos individuales, mientras que la de arcilla (revestimiento) es fabricada por empresas ligeramente más grandes y organizadas o por grupos de mujeres. Los artesanos venden la KCJ directamente a sus clientes o a través de puntos de venta como tiendas y supermercados. Inicialmente, la estufa recibió una intensa promoción para desarrollar el mercado, por parte de la ONG KENGO y el Ministerio de Energía de Kenia, a través de los medios de comunicación, demostraciones en el mercado y ferias comerciales. Gracias a esta importante promoción, actualmente hay más de 200 artesanos y microempresas que fabrican unas 13.600 estufas mejoradas al mes. Hasta la fecha, se estima que hay unas 700.000 estufas de este tipo en uso en los hogares kenianos. Esto representa una penetración del 16,8% de todos los hogares de Kenia y del 56% de todos los hogares urbanos del país. ^{[ 4 ]}

Investigación y desarrollo en curso

Grupos como Vuthisa Technologies de Kobus Venter ^{[ 5 ]} y EWB San Francisco Professionals Chapter ^{[ 6 ]} están realizando investigaciones para optimizar dichas estufas, incluido el uso de briquetas hechas de biomasa residual (por ejemplo, residuos agrícolas) con una simple prensa de briquetas.

El combustible utilizado puede tener un gran impacto en el humo producido, además de afectar el impacto ambiental. El carbón vegetal ^W arde de forma mucho más limpia que la madera o el estiércol, pero generalmente se fabrica a partir de madera.

Amy Smith ^W ha trabajado en la producción de carbón vegetal a partir de otras formas de biomasa. Para que la biomasa se adhiera, se utiliza un aglutinante. (Otro método para aumentar la cohesión de las briquetas es dejar la biomasa en agua durante un par de días para que se descomponga ligeramente). La elección de la biomasa depende de la que esté ampliamente disponible, pero incluye bagazo ⁽ residuos de caña de azúcar) ligado con una pasta de raíz ^de yuca (también llamada mandioca o tapioca); y paja de trigo o arroz ligada con una pequeña cantidad de estiércol, en zonas donde normalmente se quema estiércol puro. ^{[ 7 ]}

Se puede utilizar un programa llamado CFD-GEOM para modelar diseños de estufas .

La estufa de gasificación de leña es probablemente el diseño de estufa más eficiente posible.

Diferentes diseños de estufas mejoradas

• Estufas cohete Aprovecho, Cottage Grove, Oregón
• Estufas mejoradas de HSU Chiapas Comparación de las estufas Patsari y Lorena en México
• Plancha de AYUDA en Guatemala
• EcoEstufa PROLENA en Nicaragua
• Estufa Justa en Honduras
• Estufas ProBec en Sudáfrica
• Estufas GTZ en África
• Estufa BioLite Home : una cocina a base de leña que también tiene un generador de electricidad incorporado

Notas y referencias =

Véase también

• Estufa de cocina eficiente alimentada con estiércol de vaca
• El maíz como combustible
• Estufa de aserrín
• Olla arrocera Usui

Enlaces externos

• Centro de Investigación Aprovecho
• Laboratorio Nacional de Brookhaven, 2023, Informe del taller sobre el desafío del diseño de calentadores de madera, Informe para el Departamento de Energía de EE. UU., Oficina de Tecnologías de Bioenergía, Informe n.° 224406, https://www.energy.gov/eere/bioenergy/articles/just-released-new-wood-heater-design-challenge-workshop-report
• BuildItSolar: Estufas de leña; de particular interés son la estufa cohete RootSimple y las estufas de leña para calentar agua.
• Principios de diseño para estufas de leña
• Información sobre diversas estufas de cocina mejoradas
• http://iapstoves.blogspot.com/
• Gran cantidad de información sobre cocinas , incluido un grupo de discusión activo por correo electrónico.
• Wikipedia:Estufa de cocina