Análisis de la eficiencia térmica y las concentraciones intramuros de CO y PM2.5 de 03 modelos de cocinas mejoradas usadas en Perú en función de 03 longitudes de chimenea y 02 combustible

Abstract

Las cocinas mejoradas son tecnologías de cocción, en la cual, a través de un adecuado proceso de combustión usando biomasa como combustible se logra: reducción de contaminantes, reducción del consumo de biomasa y una mayor seguridad en su uso respecto a una cocina tradicional. Los programas de implementación de cocinas mejoradas, que hoy en día están difundiéndose en el país, durante la instalación de las cocinas no consideran las características del ambiente de la vivienda usualmente; por esto las cocinas son alteradas a fin de adaptarlas a las condiciones de la vivienda, lo que ocasiona cambios en el aspecto energético y esto al desempeño de la cocina. Esta investigación analizó, como afectan la altura de la chimenea y el tipo de combustible a la eficiencia térmica, la concentración intramuros de CO y PM2.5 de tres cocinas mejoradas de mayor uso en Perú; se utilizó la metodología de Prueba de ebullición de agua que permitió el cálculo de la eficiencia térmica de cada modelo de cocina mejorada con tres cambios de longitud de chimenea y con dos combustibles (leña de eucalipto y bosta de origen vacuno); asimismo, mediante la colocación de un equipo de medición IAP (indoor air pollution) se midió las concentraciones intramuros de los contaminantes durante 24 horas. Con los ensayos realizados en un ambiente controlado se logró analizar los efectos de las variables de manera independiente y conjunta. Los resultados del trabajo de investigación indican que la longitud de chimenea afecta significativamente la eficiencia térmica del modelo Inkawasi 03 hornillas-GIZ, registrándose una eficiencia térmica mayor con una longitud menor. En el caso del tipo de combustible, este afecta significativamente la eficiencia térmica de los tres modelos de cocinas evaluados; siendo el tipo de combustible con menor poder calorífico (bosta de vaca), el que entrega eficiencia térmica mayores. En relación a la concentración intramuros de CO y PM2.5, la longitud de la chimenea varía la concentración intramuros de CO de 24-h para el modelo Inkawasi Pichqa-GIZ, siendo la concentración mayor para una altura menor. En el caso del PM2.5 de 24-h, la concentración varía para el modelo Inkawasi 03 hornillas-GIZ e Inkawasi Sembrando 1; siendo mayor la concentración para una longitud de 2.4m. Asimismo, los resultados de los tres modelos de cocinas mejoradas evaluadas muestran concentración intramuros durante 24-h de CO menor a 7 mg/m3 (OMS, Calidad de aire interior) tanto para las tres longitudes de chimenea evaluadas y los dos tipos de combustible; y mayores a 35 pg/m3 (OMS, Calidad de aire interior), de PM2.5 únicamente para el caso de la bosta de vaca como combustible.

Improved clean cookstoves are cooking technologies, in which, through an appropriate combustión process using biomass as fuel, the following is achieved: reduction of pollutants, reduction of biomass consumption and greater safety compared to a traditional stove. Implementation of clean cookstove interventions, which are currently spreading in the country, during the installation of the stoves do not usually consider the characteristics of the home environment; For this reason, the stoves are altered in order to adapt them to the conditions of the house, which causes changes in the energy aspect and this in the performance of the stoves. This research analyzed, how the height of the chimney and the type of fuel impact thermal efficiency, the intramural concentration of CO and PM2.5 of three models of improved cookstoves most used in Peru; The Water Boiling Test (WBT) methodology was used, which allowed the calculation of the thermal efficiency of each improved cookstoves model with three changes in chimney length and with two fuels (eucalyptus firewood and bovine manure); Additionally, by placing an IAP (indoor air pollution) measurement equipment, the intramural concentrations of pollutants were measured for 24 hours. Through tests carried out in a controlled environment, was possible to analyze the effects of the variables independently and jointly. The results of the research indicate that the length of the chimney significantly impact the thermal efficiency of the Inkawasi 03 hornillas-GIZ Improved clean cookstove model, registering a greater thermal efficiency with a shorter length. In the case of the type of fuel, this significantly impact the thermal efficiency of the three stove models evaluated; being the type of fuel with the lowest calorific value (cow dung), the one that provides the highest thermal efficiency. Concerning to the intramural concentration of CO and PM2.5, the length of the chimney changes the 24-h intramural concentration of CO for the Inkawasi Pichqa-GIZ model, the concentration being higher for a lower height. In the case of 24-h PM2.5, the concentration change for the Inkawasi 03 hornillas-GIZ and Inkawasi Sembrando 1 model; the concentration being higher for a length of 2.4m. Likewise, the results of the three models of improved stoves evaluated show intramural concentration during 24-h of CO less than 7 mg/m3 (WHO, Indoor Air Quality) for the three chimney lengths and the two types of fuel evaluated; and greater than 35 pg/m3 (WHO, Indoor Air Quality), of PM2.5 only in the case of cow dung as fuel.