prueba de cocinado controlado (cct 2.0) para estufas de...

18
Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de biomasa Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa Universidad Nacional Autónoma de México Antigua carretera a Pátzcuaro No. 8701, (443) 322-27-77 ext 42510

Upload: phamcong

Post on 26-Sep-2018

225 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de biomasa

Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa

Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa Universidad Nacional Autónoma de México Antigua carretera a Pátzcuaro No. 8701, (443) 322-27-77 ext 42510

Page 2: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

ii

ÍNDICE

1. Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0, por sus siglas en inglés) .............................................. 1

1.1 Descripción .......................................................................................................................... 1

1.2 Materiales ............................................................................................................................ 1

1.3 Procedimiento ...................................................................................................................... 2

1.3.1 Preparación de la prueba ............................................................................................... 2

1.3.2 Inicio de la prueba ......................................................................................................... 2

1.4 Resultados............................................................................................................................ 4

1.5. Evaluación de emisiones ...................................................................................................... 5

1.5.1 Descripción del equipo de medición .............................................................................. 5

1.5.2 Evaluación de emisiones en CCT .................................................................................... 6

1.5.2.1 Corrección de tiempo inicial y final para prueba. ..................................................... 7

1.5.2.2 Balances de carbono ............................................................................................... 7

1.5.2.3 Factores de emisión .............................................................................................. 11

1.5.2.4 Eficiencia Nominal de Combustión ........................................................................ 13

1.6. Formato para la prueba de cocinado controlado (CCT) con el uso del PEMS ...................... 14

1.6.1 Hoja de datos para la prueba ....................................................................................... 14

1.6.2. Hoja de comentarios para la tarea de cocinado........................................................... 15

Page 3: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

iii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1. Formato para captura de datos en la prueba CCT usando el PEMS. ................................ 14

Figura 2. Formato para captura de comentarios en la tarea de cocinado CCT usando el PEMS...... 15

INDICE DE TABLAS Tabla 1. Corrección de tiempo para inicio y final de la prueba CCT. ................................................ 9

Page 4: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

1

1. Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0, por sus siglas en inglés)

1.1 Descripción

La prueba de cocinado controlado (CCT) está diseñada para evaluar el desempeño de la estufa mejorada con respecto a las estufas comunes o tradicionales. Estas estufas se comparan mediante una tarea de cocinado estándar que sea común y cotidiana en la localidad. Sin embargo, las pruebas están diseñadas para minimiza la influencia de otros factores y permitir que las condiciones de prueba sean reproducidas. Objetivo: evaluar el desempeño térmico de una estufa al cocinar alimentos. Número de repeticiones: mínimo 3. Personal necesario: Responsable técnico y cocinera.

1.2 Materiales

Los materiales requeridos para la prueba son:

1. Estufa. 2. Combustible (variable, depende del alimento que se cocina). 3. Iniciador de fuego (ocote, aceite, alcohol en gel, etc.). 4. Equipo de seguridad: mandil, guantes de alta temperatura, lentes de protección,

máscara contra humo, zapatos cerrados y pantalón. 5. Hacha para leña. 6. Higrómetro. 7. Tres termómetros: para la cámara de combustión, para la chimenea y para la

temperatura ambiente. 8. Reloj con cronómetro. 9. Encendedor o cerillos. 10. Recogedor y charola de metal para el carbón. 11. Removedor de brasas. 12. Balanza resistente al calor.

Page 5: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

2

13. Formatos para el CCT. 14. Utensilios para cocinar. 15. Ahogador de fuego, por ejemplo un recipiente de metal con fondo de arena y tapa.

1.3 Procedimiento

1.3.1 Preparación de la prueba

1) Se verifica que se tiene todo el material en el laboratorio (ver 1.2 Materiales). 2) Todos los participantes de la prueba se registran en la bitácora, firman la hoja de

seguridad del laboratorio y se colocan el equipo de seguridad: mandil y guantes de alta temperatura, lentes de protección, zapatos cerrados y pantalón.

3) Se capturan los datos generales en el formato para CCT. 4) Se registran la temperatura y humedad del ambiente. 5) Se mide la temperatura local de ebullición del agua con ayuda de una estufa

eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o una estufa alternativa de combustibles sólidos.

6) Si se usa leña como combustible. Se cortan trozos de 2 a 4 cm de ancho y de 20 a 40 cm de largo.

7) Se mide la humedad del combustible con el higrómetro (mínimo 9 muestras) y se registra el promedio.

8) Se registra el peso de la charola para carbón. 9) Se registra el peso del combustible que se va a utilizar para la prueba de cocinado:

la cantidad de combustible depende del alimento que se desea cocinar. 10) Se registra el peso de la(s) olla(s) vacía(s) que son requeridas para realizar la

cocción.

1.3.2 Inicio de la prueba

Se utiliza una estufa que no ha sido encendida por lo menos en las últimas 24 horas. Los pasos a seguir son:

1) Se registra el peso del alimento o alimentos en gramos o piezas según sea el caso. 2) Se pone(n) la(s) olla(s) sobre la(s) superficie(s) de cocción. 3) Se posicionan los termómetros en la cámara de combustión y la chimenea.

Page 6: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

3

4) La cocinera forma un arreglo con trozos de combustible que permita el paso del aire. 5) La cocinera enciende fuera de la cámara de combustión un trozo de iniciador de

fuego (ocote, trozo de leña con alcohol en gel, papel con aceite, etc.) y lo posiciona dentro del arreglo de combustible en la cámara de combustión. A partir de este paso se comienza a contar el tiempo.

6) La cocinera vigila el fuego y al mismo tiempo comienzas la labor de cocinado. Si el fuego se apaga y se consumió combustible, se mide y registra de nuevo el peso del combustible.

7) Una vez que la cámara de combustión está encendida se debe continuar alimentando combustible a la cámara de combustión. Se debe mantener el fuego en alto poder o bajo poder según los requerimientos de cocinado. La frecuencia de alimentación y la cantidad de combustible dependerán del comportamiento de la cámara de combustión y de la destreza de la cocinera.

8) Cuando la cocinera termina la cocción de los alimentos se registra el tiempo. 9) El responsable técnico se ponen la máscara contra humo. 10) El responsable técnico retira de la cámara de combustión el combustible no

quemado y lo introduce en el ahogador de fuego. 11) El responsable técnico retira el carbón y las cenizas de la cámara de combustión y

los deposita en el ahogador para carbón. 12) El responsable técnico mide y registra el peso de la(s) olla(s) con el alimento

cocinado. 13) El responsable técnico mide y registra el peso de la charola con el carbón. 14) Se mide y registra el peso de todo el combustible que no se quemó en la prueba. 15) Se limpia y ordena el área de trabajo.

Page 7: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

4

1.4 Resultados

Los resultados principales del CCT son:

El tiempo para realizar la cocción tc: se calcula restando la hora de inicio y fin del cocinado.

El combustible consumido mcomb: es la diferencia de peso del combustible al inicio y al final de la prueba de cocinado.

La tasa de combustión τ: es el consumo promedio de combustible durante la cocción.

La potencia de la estufa (Pt): es la energía de entrada por unidad de tiempo. Se calcula dividiendo la energía total de entrada (Ee) entre el tiempo total (tc) de la prueba en segundos.

E = (m )(PCI )

Pt =E

(60)(푡 )

Nomenclatura: tc = Tiempo para realizar la cocción (min). Ee= Energía total de entrada. mcomb = Masa del combustible quemado (Kg). PCIcomb = Poder calorífico inferior del combustible (~18 MJ/Kg de leña seca). Pt = Potencia (KW). Τ= Tasa de combustión (g/min).

Page 8: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

5

1.5. Evaluación de emisiones

1.5.1 Descripción del equipo de medición

El Laboratorio de Innovación y Evaluación en Estufas de Biomasa (LINEB) cuenta con el Sistema Portátil de Medición de Emisiones (PEMS, por sus siglas en inglés) para determinar la tasa de emisión de gases contaminantes como el CO, CO2 y PM. El objetivo es medir y evaluar las emisiones de gases y material particulado de una estufa. Se trata de una evaluación complementaria que está siempre ligada a una prueba de desempeño, como la prueba WBT, CCT, etc. El PEMS consta de una campana y un ventilador el cual recoge las emisiones provenientes tanto de las estufas ahorradoras como del dispositivo tradicional. También cuenta con una bomba de succión la cual extrae una muestra de las emisiones a través de la línea de muestra a los sensores. Por otra parte, un termopar registra la temperatura del agua y el equipo de cómputo registra el flujo y las concentraciones en tiempo real. El software del PEMS procesa los datos registrados para determinar el desempeño de la estufa y cuantificar la masa integrada de las emisiones. El Sistema Portátil de Medición de Emisiones cuenta con tres sensores:

• CO (monóxido de carbono) el cual es una celda electroquímica o un circuito potenciostático el cual requiere de un controlador para su funcionamiento. La conductividad entre los dos electrodos en la celda estima la concentración de CO presente.

• CO2 (dióxido de carbono) el cual utiliza un Sensor Infrarrojo No Dispersivo (NDIR, por sus siglas en inglés) para estimar la concentración de CO2 y el voltaje en las salidas.

• El sensor de PM (material particulado) es un fotómetro de dispersión. El interior del sensor actúa como láser y receptor de luz al mismo tiempo. Cuando el humo proveniente de la combustión ingresa a la cámara de detección, las partículas de humo dispersan la luz láser en el receptor. Mientras más luz llegue al receptor indica que hay más humo en la cámara de detección. La cantidad de luz dispersada se calibra con un nefelómetro-estándar de laboratorio. Una constante se aplica a la salida para estimar la concentración en masa del material particulado PM.

Page 9: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

6

1.5.2 Evaluación de emisiones en CCT

Se prepara la prueba según el punto 1.3. Antes de encender la estufa el PEMS debe estar instalado y operando. Asegurándose que todos sus componentes estén calibrados. La operación termina cuando se termina la cocción de los alimentos (1.3.2 paso 8).

Al terminar la prueba se capturan los datos registrados en el formato para el CCT en el archivo Excel con macros “PEMS Processing CCT”. Al importar los datos de la prueba se genera automáticamente un libro Excel de resultados que contiene las hojas: Data Import, WBT, Results, Logger Data, Raw Data, Assumptions, Calorific Valeus.

a) Data Import: su función principal es importar los datos crudos del archivo “.csv” al libro de cálculo Excel. Contiene el campo para importar datos del archivo “.csv”, los tiempos de inicio y fin de la prueba, un cuadro de consumo de combustible y emisiones totales, una gráfica de concentraciones de CO y PM durante la prueba y un cuadro de lecturas de presión en la sección de toma de muestra.

b) CCT: en esta hoja se capturan los datos del formato CCT al libro Excel, es decir nombre de la prueba, nombre de la cocinera y responsable, la temperatura del ambiente, los pesos de las ollas vacías y con alimento, la humedad del combustible, tipo de combustible, etc.

c) Results: es la hoja de resultados detallados. Contiene una gráfica de las concentraciones de CO y CO2 y otra de concentración de particulados y temperatura. Presenta consumo específico de combustible, potencia, emisiones de gases y material particulado, tiempo de cocción, balance de carbono, etc.

d) Logger Data: contiene los datos de flujo, temperatura y concentraciones de CO, CO2 y PM que se midieron y registraron durante la prueba.

e) Raw Data: contiene los datos “crudos” en unidades “log”. Para obtener los resultados en unidades físicas (ppm, g/m3, ºC, tec) se multiplica cada entrada por un coeficiente de equivalencia.

f) Assumptions: contiene los supuestos de cálculo y coeficientes de calibración.

Page 10: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

7

g) Calorific Values: contiene una lista de poderes caloríficos de algunos combustibles fósiles, especies de árboles, residuos de cosecha y estiércol.

1.5.2.1 Corrección de tiempo inicial y final para prueba.

1. En la hoja CCT se puede observar el tiempo inicial y final de la prueba. Sin embargo, es necesario precisar la hora en la que comenzó y finalizó la fase de cocinado.

2. El tiempo inicial exacto (hora, minutos y segundos) se pueden corroborar en la hoja de Logger Data en la columna de PM (µg/m3). Se identifica la celda en la cual la concentración aumenta considerablemente y se marca como el tiempo inicial en el que comenzó la fase de la CCT.

3. De igual forma, el tiempo final exacto (hora, minutos y segundos) se identifica en la hoja de Logger Data, en la columna de la concentración de CO2 (ppm) cuando se mantienen constantes los valores. Después se identifica la celda en la cual la concentración disminuye abruptamente y no vuelve a tener un valor superior y se marca como el tiempo final de la prueba CCT.

4. Es recomendable identificar las celdas del tiempo inicial y final de la prueba.

5. Una vez hecho el paso 4, en la hoja CCT se corrige el tiempo inicial y final con el tiempo inicial y final exacto (hora, minutos y segundos).

6. De esta forma se puede conocer la duración de la prueba CCT.

1.5.2.2 Balances de carbono

El balance de carbono es el parámetro principal al realizar la evaluación de emisiones CCT tanto de las estufas ahorradoras como del dispositivo tradicional. El balance de carbono cuantifica la entrada y salida de carbono durante la prueba CCT. Para que exista una interpretación confiable de los resultados de las emisiones CCT, es necesario que el balance de carbono para la prueba se encuentre cercano al 100%. Sin embargo puede existir variación en la estimación de los balances de carbono; originando sobreestimación

Page 11: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

8

(>100%) y subestimación (<100%) de las entradas y salidas de carbono. Un balance subestimado se puede mejorar con la cuantificación de otros gases que contiene carbón como el metano (CH4), hidrocarburos totales no metánicos (TNMHC, por sus siglas en inglés) y compuestos orgánicos volátiles (COV). Por otra parte, un balance de carbono sobreestimado es el resultado de cuantificar más carbono del que está entrando al momento de realizar la prueba. Existen diversas causas que pueden afectar el consumo de combustible y por consiguiente la entrada de carbono durante una prueba CCT. Algunas de estas razones son: la habilidad y práctica de la cocinera con la estufa, el contenido de humedad, el diseño de la estufa, etc. Como resultado de la variabilidad en las emisiones de CO, CO2 y PM en la prueba, el promedio de la salida de carbono en las estufas eficientes puede ser mayor al de la entrada dando como resultado un balance sobreestimado. Otra de las razones para que exista fluctuación en los balances es que el consumo de leña no es constante durante la prueba CCT lo que ocasiona variabilidad en la cuantificación de la cantidad de carbono. Por último, el grado de error del equipo de medición (PEMS) también puede ser otra de las causas para que exista variación en los balances de carbono. La forma en la que el PEMS estima los balances de carbono es la siguiente:

푪풂풓풃풐풏풐 풅풆 풆풏풕풓풂풅풂= (푔푟푎푚표푠 푑푒 푚푎푑푒푟푎 ℎú푚푒푑푎 푐표푛푠푢푚푖푑푎) ∗ (1 −퐻 )∗ (푓푟푎푐푐푖ó푛 푑푒 푐푎푟푏표푛표 푒푛 푙푎 푚푎푑푒푟푎)− (푔푟푎푚표푠 푑푒 푐푎푟푏ó푛 푝푟표푑푢푐푖푑표 푑푢푟푎푛푡푒 푐푎푑푎 푓푎푠푒 ∗ 0.81)

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏ)

푪풂풓풃풐풏풐 풅풆 풔풂풍풊풅풂

= (푔푟푎푚표푠 푡표푡푎푙푒푠 푑푒 퐶푂)푝푒푠표 푚표푙푒푐푢푙푎푟 푑푒푙 퐶푝푒푠표 푚표푙푒푐푢푙푎푟 푑푒푙 퐶푂

+ (푔푟푎푚표푠 푡표푡푎푙푒푠 푑푒 퐶푂 )푝푒푠표 푚표푙푒푐푢푙푎푟 푑푒푙 퐶푝푒푠표 푚표푙푒푐푢푙푎푟 푑푒푙 퐶푂

+ (0.91 ∗ 푔푟푎푚표푠 푡표푡푎푙푒푠 푑푒 푃푀)

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟐ)

Donde:

퐻 = Humedad base húmeda =Humedad base seca

(1 + Humedad base seca) (퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟑ)

Page 12: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

9

La humedad base seca (HBS) se miden con el higrómetro. El contenido de carbono es de 50% como se puede observar en la hoja de supuestos y el contenido de carbono en el carbón residual es de 81%. La estimación de las emisiones totales se debe realizar de acuerdo a la duración de cada fase. También, se supone que la cantidad de carbono en el material particulado es igual a 91%. En la hoja de Logger Data hay una columna en la que se calcula la masa integrada para PM, CO y CO2. Una vez que se ha hecho la corrección de tiempo como se indica en la sección 1.5.2.1 en la hoja de Data Import se puede observar la fila donde inicio y finalizó la prueba (Start row & End row) un ejemplo de esto sería:

Tabla 1. Corrección de tiempo para inicio y final de la prueba CCT. Prueba CCT

Celda de inicio 450

Celda de fin 1798

Para cuantificar las emisiones en la prueba tenemos que hacer lo siguiente suponiendo que la masa integrada del CO2, CO y PM se encuentra en la columna AB, W y R respectivamente:

푃푎푟푎 푔(퐶)푒푛 퐶푂:′퐿표푔푔푒푟 퐷푎푡푎 !푊1798− 퐿표푔푔푒푟 퐷푎푡푎 !푊450

28∗ 12

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟒ)

푃푎푟푎 푔(퐶)푒푛 퐶푂 :′퐿표푔푔푒푟 퐷푎푡푎 !퐴퐵1798− 퐿표푔푔푒푟 퐷푎푡푎 !퐴퐵450

44∗ 12

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟓ)

푃푎푟푎 푔(퐶)푒푛 푃푀:(′퐿표푔푔푒푟 퐷푎푡푎 !푅1798− 퐿표푔푔푒푟 퐷푎푡푎 !푅450) ∗ 0.91

1000000

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟔ)

Page 13: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

10

Esta es una forma rápida y sencilla de obtener los balances de carbono. Sin embargo, es muy común que se obtengan balances sub o sobre estimados de esta forma principalmente debido a que las emisiones totales de CO, CO2 y PM depende de muchas otras variables como flujos másicos, molares, temperatura, densidad y si a esto le añadimos el grado de error del PEMS la estimación de los balances puede que no sea la más eficaz. Por tal razón existe una forma mucho más precisa para la estimación de los balances con base a las concentraciones obtenidas en cada la prueba para cada contaminante. La lista de pasos se hace a continuación:

1. Hacer un promedio de las concentraciones de CO (ppm), CO2 (ppm) y PM (µg/m3) que se encuentran en la hoja de Logger Data con base en la fila inicial y final de la prueba.

2. En la hoja de resultados se localiza el Background para PM, CO y CO2. 3. Para obtener las concentraciones reales es necesario restar las

concentraciones de background a las concentraciones promedio. 4. Se hace la conversión de ppm a miligramos de carbono por metro cúbico

(mg C/m3) con la siguiente ecuación:

퐶푂 (푚푔 퐶푚 ) = [퐶푂 푝푝푚] ∗

1224.45

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟕ)

퐶푂(푚푔 퐶푚 ) = [퐶푂 푝푝푚] ∗

1224.45

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟖ)

푃푀(푚푔 퐶푚 ) = 푃푀

휇푔푚 ∗ 0.001 ∗ 0.91

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟗ)

5. En la hoja de CCT se extraen los valores de madera húmeda consumida (Wood consumed moist), la humedad en base húmeda y de la hoja de supuestos para la fracción de carbono en la madera.

Page 14: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

11

6. La estimación del carbono neto de entrada se hace con la misma ecuación:

푪풂풓풃풐풏풐 풅풆 풆풏풕풓풂풅풂= (푔푟푎푚표푠 푑푒 푚푎푑푒푟푎 ℎú푚푒푑푎 푐표푛푠푢푚푖푑푎) ∗ (1− 퐻 )∗ (푓푟푎푐푐푖ó푛 푑푒 푐푎푟푏표푛표 푒푛 푙푎 푚푎푑푒푟푎)− (푔푟푎푚표푠 푑푒 푐푎푟푏ó푛 푝푟표푑푢푐푖푑표 푑푢푟푎푛푡푒 푐푎푑푎 푓푎푠푒 ∗ 0.81)

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟎ)

7. Para estimar la salida de carbono:

퐶푂 표푢푡 =( )

( ) ( ) ( ) ∗ 푐푎푟푏표푛표 푛푒푡표 푑푒 푒푛푡푟푎푑푎

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟏ)

퐶푂 표푢푡 =( )

( ) ( ) ( )∗ 푐푎푟푏표푛표 푛푒푡표 푑푒 푒푛푡푟푎푑푎

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟐ)

푃푀 표푢푡 =( )

( ) ( ) ( )∗ 푐푎푟푏표푛표 푛푒푡표 푑푒 푒푛푡푟푎푑푎

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟑ)

1.5.2.3 Factores de emisión

Durante la combustión de la leña, el carbono contenido en la madera se convierte principalmente a partículas suspendidas totales (TSP, por sus siglas en inglés), CO, CO2 y compuestos orgánicos volátiles. Una pequeña fracción del carbono en el combustible se convierte en ceniza o permanece como material parcialmente quemado (carbón). Los factores de emisión para un contaminante se definen como la masa del contaminante emitido por la masa del combustible consumido (quemado). Para la estimación de los factores de emisión se utilizaron las concentraciones en mg C/m3 de CO2, CO, PM, la cantidad de leña consumida (quemada) y la cantidad de carbón producido en la prueba CCT .Los factores de emisión se estimaron utilizando las siguientes ecuaciones:

푪풇 − 푪풂 = 푪푪푶ퟐ + 푪푪푶 + 푪푷푴

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟒ)

Page 15: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

12

Donde:

퐶 = 푚푎푠푎 푑푒 푐푎푟푏표푛표 푝푟푒푠푒푛푡푒 푒푛 푙푎 푙푒ñ푎

퐶 = 푚푎푠푎 푑푒 푐푎푟푏표푛표 푒푛 푒푙 푐푎푟푏ó푛 푝푟표푑푢푐푖푑표

퐶 ,퐶 ,퐶 = 푚푎푠푎 푑푒 푐푎푟푏표푛표 푒푛 퐶푂 ,퐶푂,푃푀

Dividiendo entre la masa de carbono de CO2 la ecuación (14) queda:

푪풇 − 푪풂푪푪푶ퟐ

= ퟏ+푪푪푶푪푪푶ퟐ

+푪푷푴푪푪푶ퟐ

= ퟏ + 푲

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟓ)

푲 =푪푪푶푪푪푶ퟐ

+푪푷푴푪푪푶ퟐ

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟔ)

Donde:

퐶퐶

,퐶퐶

= 푟푒푙푎푐푖표푛푒푠 푑푒 푒푚푖푠푖ó푛 푑푒 퐶푂,푃푀

퐾 = 푒푠 푙푎 푠푢푚푎 푑푒 푙푎푠 푟푒푙푎푐푖표푛푒푠 푑푒 푒푚푖푠푖ó푛 푑푒푙 퐶푂,푃푀 푟푒푠푝푒푐푡표 푎푙 퐶푂

De la ecuación (15) tenemos:

푪푪푶ퟐ =푪풇 − 푪풂ퟏ + 푲

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟕ)

El factor de emisión para carbono en CO2:

푭푬풎,푪푶ퟐ 푪 =푪풇 − 푪풂

(ퟏ + 푲)푴

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟖ)

Donde:

푀 = 푚푎푠푎 푑푒 푐표푚푏푢푠푡푖푏푙푒 푐표푛푠푢푚푖푑표 (푞푢푒푚푎푑표)

Page 16: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

13

A partir de la ecuación (18) y con la relación molar de emisión podemos calcular los factores de emisión para cualquier otro contaminante con la siguiente ecuación:

푭푬풎,푿 = 푭푬풎,푪푶ퟐ 푪푪푿푪푪푶ퟐ

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟏퟗ)

Donde:

퐹퐸 , = 푓푎푐푡표푟 푑푒 푒푚푖푠푖ó푛 푑푒 푋

퐶 = 푐표푛푐푒푛푡푟푎푐푖ó푛 푚표푙푎푟 푑푒 푋

1.5.2.4 Eficiencia Nominal de Combustión

La Eficiencia Nominal de Combustión (NCE, por sus siglas en inglés) es un parámetro para determinar la calidad de la combustión tanto de las estufas mejoradas como del fogón tradicional. La NCE se determina mediante la relación molar (moles) de CO2 dividida entre la cantidad de CO2 más CO. La NCE o Eficiencia Modificada de Combustión se define como la relación de energía que se libera en la combustión por la energía en el combustible (Johnson y col., 2010). La NCE se determinó siguiendo la siguiente ecuación:

푬풇풊풄풊풆풏풄풊풂 푵풐풎풊풏풂풍 풅풆 푪풐풎풃풖풔풕풊ó풏 =풎풐풍풆풔 풅풆 푪푶ퟐ

풎풐풍풆풔 풅풆 (푪푶ퟐ + 푪푶)

(퐄퐜퐮퐚퐜퐢ó퐧 ퟐퟎ)

Page 17: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

14

1.6. Formato para la prueba de cocinado controlado (CCT) con el uso del PEMS

1.6.1 Hoja de datos para la prueba

Figura 1. Formato para captura de datos en la prueba CCT usando el PEMS.

Page 18: Prueba de cocinado controlado (CCT 2.0) para estufas de ...ecotec.unam.mx/Ecotec//wp-content/uploads/Protocolo-CCT-2.0.pdf · eléctrica, un mechero de bunsen, una estufa de gas o

15

1.6.2. Hoja de comentarios para la tarea de cocinado

Figura 2. Formato para captura de comentarios en la tarea de cocinado CCT usando el PEMS.