Aplicación de las siete tes de la combustión para mejorar la eficiencia térmica de una cocina a leña de convección forzada

Abstract

La presente investigación se centra en el diseño, construcción y evaluación experimental de una cocina mejorada de leña, concebida como una alternativa tecnológica sostenible para comunidades rurales con acceso limitado a energías modernas. El prototipo desarrollado incorpora un reactor con sistema de aire múltiple y precalentado, optimizando la mezcla aire– combustible y favoreciendo una combustión más completa, lo cual reduce significativamente las emisiones de humo y mejora la eficiencia térmica. El estudio se basó en los principios de la combustión industrial, con énfasis en las Siete Tes de la combustión (tamaño de partícula, temperatura, tiempo de reacción, turbulencia, tiro, transporte de gases y transferencia). Que garantizaron una base científica sólida para el desarrollo del prototipo. La evaluación se realizó mediante la Prueba de Ebullición del Agua (PEA) en condiciones reales. Los resultados mostraron un desempeño destacado: 38 % de eficiencia en arranque en frío con tiro natural, 44 % en arranque en caliente con tiro natural y 51 % en arranque en frío con convección forzada y controlada. Estas cifras evidencian que, gracias al control del aire, se mejora el rendimiento energético y la reducción de emisiones. Como innovación adicional, se integra un sistema de generación termoeléctrica mediante celdas Seebeck, capaz de producir energía eléctrica. Asimismo, se plantea a futuro el acoplamiento de un sistema de refrigeración por absorción y uno de agua caliente sanitaria (ACS). Los resultados obtenidos demuestran que la cocina mejorada constituye una solución tecnológica eficiente, económica y ambientalmente amigable, disminuyendo la contaminación intradomiciliaria, al mejorar el aprovechamiento de la biomasa y al cumplimiento de objetivos de sostenibilidad energética en zonas rurales.