COCINAS EFICIENTES EN CENTROAMÉRICA. Rodolfo Díaz HELPS International - Consultor, OLADE

Transcripción

1 COCINAS EFICIENTES EN CENTROAMÉRICA Rodolfo Díaz HELPS International - Consultor, OLADE

2 4. Estufas eficientes de leña 4.1 Principios básicos para el diseño de estufas eficientes de leña 4.2. Pruebas estandarizadas para medir el desempeño de las ee 4.3. Principales beneficios por el uso de estufas eficientes de leña

3 Pérdidas de calor en los fogones 1. Evaporación 2. Distancia de la leña a la olla 3. Pérdidas por convección por el viento 4. Gases volátiles que no se queman 5. Radiación de la olla 6. Pérdidas por no sellar bien los trastes 7. Aire y leña fríos 8. Radiación de la estufa 9. Conducción en el cuerpo de la estufa 10. Humedad de la leña 11. Contenido de la olla

4 Balance de energía en fogón tradicional

5 Diseño de estufas eficientes El diseño de una estufa eficiente de leña no es sencillo, además de las cuestiones puramente técnicas deben tomarse en cuenta aspectos sociales y culturales para garantizar el buen funcionamiento del dispositivo. A continuación se presentan los principales aspectos a considerar (Díaz y Masera, 2000): Aspectos sociales y culturales Actividades principales que se realizan en el fogón. Principales alimentos y utensilios usados para su cocinado. Horario en el que se enciende el fogón y tiempo durante el cual permanece prendido. Que sucede con el humo que sale de la leña. Costumbres para realizar las actividades de cocinado y los quehaceres domésticos. Acceso a la leña, se compra o se recolecta?, quiénes se encargan de esta actividad?

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8 Aspectos técnicos o de ingeniería. Eficiencia de combustión, reacción química que convierte la madera en energía calorífica. La madera contiene agua y cenizas, el propio calor de la leña se usa para evaporar el agua que contiene la madera; además la leña no se quema completamente, una parte se convierte en cenizas y carbón. Eficiencia de la transferencia de calor, es la parte de calor del fuego que llega hasta el recipiente Eficiencia del recipiente. El utensilio usado en la cocción de los alimentos absorbe calor del fuego, una parte se pierde en el calentamiento del propio recipiente, otra parte se dispersa al ambiente y sólo una fracción pasa a los alimentos. Eficiencia de control, en la combustión de leña generalmente no se tiene un estricto control sobre la cantidad de calor necesaria para cocinar, ya que algunos alimentos necesitan mayor cantidad de calor al inicio de la cocción y posteriormente esta demanda de energía disminuye. Eficiencia del proceso de cocción, no todo el calor que transfiere el recipiente contribuye al cocimiento de los alimentos, una parte considerable se pierde en la evaporación de agua. Cuando exista mayor desperdicio de calor en la evaporación de agua, menor será la eficiencia del proceso de cocción.

9 4.1. Principios básicos para el diseño de estufas eficientes

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11 Principios de diseño Cuando sea posible, aísle alrededor del fuego usando materiales ligeros y resistentes al calor. Ejemplos naturales de materiales aislantes son la piedra pómez, vermiculita, perlita y la ceniza de leña. El aislamiento alrededor del fuego lo mantiene caliente, lo cual ayuda a reducir el humo y las emisiones dañinas. Aislar alrededor del fuego asegura que el calor llegue a la olla, en lugar de que se vaya al cuerpo frío de la estufa.

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23 4.2. Pruebas estandarizadas para medir el desempeño de las estufas eficientes

24 EFICIENCIA Y FUNCIONAMIENTO DE ESTUFAS DE LEÑA Stove Performance Testing Objetivo Determinar el desempeño de estufas de leña mediante la evaluación de la eficiencia y el funcionamiento de los dispositivos con base en protocolos internacionales. La metodología más aceptada para evaluar estufas de leña fue desarrollada en los años ochenta por Volunteers in Technical Assistance (VITA, 1985) y Baldwin (1986).Ha sido revisada y actualizada (UCB y Aprovecho),... y adoptada para el proyecto Shell. Se contempla la aplicación de tres pruebas estándar: Prueba de Ebullición de Agua (PEA o WBT, Water Boiling Test). Prueba de Cocinado Controlado (PCC o CCT, Controlled Cooking Test). Prueba de Funcionamiento en Cocina (PFC o KPT, Kitchen Performance Test).

25 Prueba de Ebullición de Agua (PEA) Es una prueba de simulación de cocinado donde el agua toma el lugar de los alimentos. A partir de esta prueba se calcula la eficiencia térmica como indicador de la eficiencia de la estufa. La prueba consta de 2 fases (alto y bajo poder) Fase de alto poder: llevar el agua hasta la ebullición lo más rápido posible (inicio frió y caliente) Fase de bajo poder: mantener hirviendo el agua durante 45 minutos. Se pesa la leña y el agua antes y despues de cada etapa de la prueba; y se toma el tiempo

26 La eficiencia térmica se calcula multiplicando la masa total de agua (P), por el calor especifico del agua (4.186 j/gºc) y el cambio en la temperatura (Tf Ti); más el producto de la masa de agua evaporada (Wv) multiplicado por el calor latente de evaporación (2260 j/g). El denominador corresponde al producto del equivalente de leña seca consumida (fd) y el valor calorífico neto correspondiente al tipo de leña utilizada en la prueba (LHV) (Mj/kg). H P T T 2260 w f d f i LHV Resultados Unidades Equivalente de leña seca consumida g Masa de agua evaporada g Tiempo para iniciar ebullición min Velicidad de quemado de leña g/min Consumo específico de combustible g/liter Potencia watts Eficiencia térmica -- v

27 Prueba de Cocinado Controlado (PCC) Prueba para el consumo de combustible en una tarea de cocinado específica, se utiliza para comparar el funcionamiento en la preparación de una comida estandarizada en diferentes dispositivos. Se calcula el peso de leña consumida por peso de alimentos preparados como índice de funcionamiento de cada estufa.

28 RESULTADOS 2.4 Fuelwood use on tortilla task (kg/kg) % Ahorro en el consumo de combustible con relación a la tecnología más utilizada, el fogón tradicional tipo U Tipo de estufa Consumo de leña (kg leña/kg tortilla) % de ahorro Patsari 1 entrada % Patsari 2 entradas % 3 piedras % 0.4 Patsari one entrance TSF Patsari tw o entrance Stove U-Type Mean Mean±SE Mean±1.96*SE Tipo de estufa n Consumo de leña (kg leña/kg tortilla) Error estándar Carbón remanente (g) CEC MJ/kg Patsari 1 entrada (comal de metal) Patsari 2 entradas (comal de barro) Fuego abierto (3 piedras) Tradicional tipo U CEC: Consumo específico de combustible Se utiliza el valor de 20 MJ/kg como valor calorífico de la leña (encino) y 28 MJ/kg como valor calorífico del carbón.

29 Prueba de Funcionamiento en Cocina (PFC) Evaluar el comportamiento de las estufas en condiciones reales, se analiza el consumo de combustible por familia durante un ciclo y se evalúan aspectos relacionados al funcionamiento de la estufa y al uso del combustible y aceptación de la tecnología. El índice que se obtiene es el consumo específico diario y se refiere a la cantidad de leña consumida por persona por día (kg leña/cápita/día)

30 4.3. Principales beneficios por el uso de estufas eficientes de leña

31 Ahorro de leña con diferentes tecnologías de cocción Berrueta et al., 2007

32 Tipo de Usuario Ahorros de combustible Consumo de leña anual (kg/familia/año) Fogón tradicional Patsari Ahorro (kg/familia /año) Exclusivo 5, , , Mixto 4, , , Consumo de gas LP anual (kg/familia/año) Mixto Berrueta et al., 2007

33 Factibilidad económica de las estufas eficientes de leña en el mercado del carbono emisiones x consumo x renovabilidad x uso Tipo de usuario Uso de leña Mitigación de emisiones (ton CO 2 equiv/año) GWP100 valor US$/año Exclusivo No renovable 8.50 US$ Renovable 3.42 US$ Mixto No renovable 6.54 US$ Renovable 3.02 US$ Se considera a US$7.00 ton CO2 equivalente. Berrueta et al., 2007

34 Concentración de CO en la cocina Armendariz, et al., 2009

35 Concentración de PM 2.5 en la cocina (ppm) Armendariz, et al., 2009

36 Concentración de CO [ppm] Concentración de CO [ppm] Cocción de nixtamal y frijoles Fogón tradicional Preparando la comida y calentando tortillas Cena, café y calentamiento Calentando agua y preparando el desayuno Reducción de la concentración de CO en la cocina, Quexalhukum, Chiapas 0 8:24 AM 1:12 PM 6:00 PM 10:48 PM 3:36 AM 8:24 AM Hora Con estufa ONIL Preparación de comida Desayuno, agua caliente y café Nixtamal y frijoles :00 PM 4:48 PM 9:36 PM 2:24 AM 7:12 AM 12:00 PM Hora Fuente: University of California, Irvine. 2008