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

Transcripción

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

2 COCINAS MEJORADAS A LEÑA PRIMERA EDICIÓN DIGITAL Julio, 2011 Lima - Perú Grupo PUCP PROYECTO LIBRO DIGITAL PLD 0196 Editor: Víctor López Guzmán guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlop twitter.com/guzlopster Lima - Perú

3 PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD) El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados. Un libro digital, también conocido como e-book, ebook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso. Entre las ventajas del libro digital se tienen: su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad), su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica), su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural), su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento), su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investigación de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras. Algunos objetivos que esperamos alcanzar: Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital. Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta. Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías. El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente. El personal docente jugará un rol de tutor, facilitador y conductor de proyectos

4 de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electrónicas recomendadas. Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso. En el aspecto legal: Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita. Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital. Lima - Perú, enero del 2011 El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica Víctor López Guzmán Editor

5 COCINAS MEJORADAS

6 COCINAS LOCALES EN DIFERENTES ZONAS.

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

9 Tailandia Sir Lanka

10 Marruecos Indonesia

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12 Problema Mundial? Problema Salud? Problema Confort? Problema Energético?

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

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

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

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

19 CONDICIONES COMUNES EN VIVIENDAS SIN COCINA MEJORADA.

20 CONFORT

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

22 Problema Energético?

23 Familia Promedio Consumo de Leña Diario Semanal Mensual A nivel Nacional. 2-4 Toneladas de Leña Anual

24 50 % a 70 % de la madera utilizada Nivel Mundial

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

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

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30 PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LAS COCINAS MEJORAS

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

32 AZUFRE LEÑA HIDROGENO + OXIGENO + CARBONO H2O (agua) CO2 (Bióxido de Carbono)

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

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

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

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

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

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

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

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

42 RADIACIÓN Transferencia de Calor desde el Lecho del Combustible

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

44 Menor Área de Contacto Mayor Área de Contacto Consideraciones en la Combustión?

45 Convección Transferencia de Calor Gases de la combustión.

46 Convección Importancia en el diseño?

47 Conducción. Transferencia de Calor Por medio de las paredes

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

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

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

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

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

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

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

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

56 Dimensionamiento Aproximado de una Cocina Mejorada.

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

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

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

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

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64 Viernes Evaluación de Cocinas Mejoradas.

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

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

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

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

69 Muchas Gracias.

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