ENERGETIC PERFORMANCE OF A PORTABLE COOKING STOVE PROTOTYPE FOR NINE Eucalyptus SPECIES

Authors

  • André Luis Christoforo christoforoal@yahoo.com.br
    Universidade Federal de São Carlos Departamento de Engenharia Civil
  • Everson Prado Banczek edopradobanczek@yahoo.com.br
    Universidade Estadual do centro-Oeste Departamento de Química
  • Juliana Mendonça Fávaro jmfavaro@hotmail.com
    Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de Engenharia Florestal
  • Leônidas Kluger leonidaskluger123@hotmail.com
    Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de engenharia florestal
  • Alison Margraf alisonmagraf@hotmail.com
    Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de Engenharia Florestal
  • Gilmara Oliveira Machado gilmaramachado@yahoo.com.br
    Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de Engenharia Florestal

DOI:

https://doi.org/10.31413/nativa.v7i6.7931


Abstract

AVALIAÇÃO DA QUALIDADE ENERGÉTICA DE UM PROTÓTIPO DE FOGÃO À LENHA PORTÁTIL PARA NOVE ESPÉCIES DE EUCALIPTO

 

Os fogões tradicionais são energeticamente ineficientes e exigem alta quantidade de lenha. O objetivo desta pesquisa consiste na construção de um fogão à lenha portátil e eficiente, baseado na tecnologia rocket stove. Esses fogões são projetados para um menor consumo de lenha e uma menor emissão de gases (CO2, CO e SO2). O protótipo foi construído com materiais metálicos recicláveis e vidro moído para isolamento térmico da câmera de combustão. Nove espécies de Eucalyptus foram utilizadas como combustível. A avaliação da qualidade energética do fogão ocorreu mediante a determinação da eficiência energética e consumo de combustível, bem como por estimativas da potência calorífica e quantidade de gases liberados na combustão (CO2, CO e SO2). A eficiência energética média alcançou a faixa de 6,8% a 10,4%, com consumo de combustível em torno de 0,1 kg para cada 20 minutos de funcionamento. A potência situou-se entre 94,1 e 326,0 W e os teores de gases foram 0,2 Nm3/kg de CO2, 0,02 Nm3/kg de CO e 10-5 Nm3/kg para SO2. As medidas de eficiência do protótipo desenvolvido superaram medidas similares de fogões à lenha metálicos residenciais da mesma cidade de Irati, os quais se situam entre 2,9 e 4,6%, tendo o fogão melhorado valor semelhante de outros países. Portanto, esse protótipo apresentou um resultado bastante promissor, além de oferecer um baixo custo de produção.

Palavras-chave: fogão melhorado; biomassa de floresta plantada; eficiência; emissão de gases.

 

ABSTRACT:

Traditional cook stoves are energetic inefficient and demands high quantity of fuelwood. The aim of this study is to build a portable and efficient cooking stove based on the rocket stove technology that are projected to make better use of the energy released in combustion with lower fuel consumption and gas emission (CO2, CO and SO2) than traditional stoves. Our prototype was built with recyclable metal materials and glass particles for thermal insulation of the combustion chamber. Nine Eucalyptus species were used as fuel. The cook stove evaluation occurred by the determination of thermal energy efficiency and fuel consumption, as well as estimated measurements of the thermal power and released gas amount (CO2, CO e SO2). The average energy efficiency reached the range from 6.8% to 10.4%, with a fuel wood consumption of about 0.1 kg for each 20-minute operation. Thermal power was from 94.1 to 326.0 W, and the gas level was about 0.2 Nm3/kg CO2, 0.02 Nm3/kg CO, and 10-5 Nm3/kg SO2. The thermal efficiency of our prototype exceeded twice than the values of traditional stoves in Irati city that are range from 2.9 to 4.6%, having the improved cook stove similar value of other world stoves. Our prototype presents a promising result in addition to offer a low production cost.

Keywords: rocket stove; biomass from planted forest; efficiency; gas emissions.

Author Biographies

  • André Luis Christoforo, Universidade Federal de São Carlos Departamento de Engenharia Civil

    Possui Pós-Doutorados em Estatística, em Engenharia de Materiais e em Engenharia de Estruturas pela Universidade Estadual Paulista Julio de Mesquita Filho (UNESP), campus de Ilha Solteira e de Rio Claro, Pós-Doutorado em Engenharia de Estruturas pela Escola de Engenharia de São Carlos (EESC), da Universidade de São Paulo (USP) e Pós-Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais pela Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos FZEA/USP. Doutor e Mestre em Engenharia de Estruturas pela EESC/USP, Especialista em Matemática Aplicada pela UNESP de Rio Claro e graduado em Engenharia Civil Pela Universidade de Franca (UNIFRAN). É autor-coautor em mais de 300 artigos publicados em periódicos, em mais de 200 trabalhos completos publicados em anais de evento, autor-coautor em 20 livros (Mecânica dos Sólidos, Métodos Numéricos, Madeira, Estruturas de Madeira - Pontes, Painéis a Base de Madeira, Materiais Compósitos a Base de Resíduos Lignoceluósicos), revisor em mais de 30 periódicos, editor da área de Construções Rurais e Ambiência da Revista Engenharia Agrícola (EAgri - JCR - 0,38) e membro do corpo editorial da revista Construindo. Homenageado com o seu nome no Centro Acadêmico do curso de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT / Sinop / MT). Foi professor Interino na UNEMAT e posteriormente professor Visitante nessa mesma instituição, ministrando aulas de disciplinas diversas para o curso de Engenharia Civil. Foi concursado na vaga de Cálculo Diferencial e Integral da Universidade Federal do Mato Grosso (UFMT / Sinop / MT), concursado na área de Resistência dos Materiais no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ / MG) e concursado na vaga de Mecânica das Estruturas no Departamento de Engenharia Civil da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), onde leciona atualmente, orientando alunos de graduação e de pós-graduação (Mestrado e Doutorado - PPGECiv) com supervisão de Pós-doutorado. Organizou vários eventos técnico-científicos, dentre eles o Encontro Regional de Matemática Aplicada e Computacional (ERMAC), patrocinado pela Sociedade de Matemática Aplicada e Computacional (SBMAC) e o Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial (CONEMI), financiado pela Federação Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial (FENEMI). Membro da Comissão de Estudo de Estruturas de Madeiras (ABNT/CE-02:126.10) do Comitê Brasileiro da Construção Civil (ABNT/CB-02): Ensaio de caracterização de peças estruturais de madeira e membro da diretoria do Instituto Brasileiro da Madeira e das Estruturas de Madeira (IBRAMEM). Na pesquisa, atua nas áreas de madeira e de estruturas de madeira, produtos engenheirados a base de madeira, materiais compósitos, mecânica dos sólidos, métodos numéricos e modelagem estatística.



  • Everson Prado Banczek, Universidade Estadual do centro-Oeste Departamento de Química
    Graduação em Química Bacharelado e Licenciatura pela Universidade Estadual do Centro Oeste (2004), doutorado em Ciências (Tecnologia Nuclear - Materiais) pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (2008). Experiência profissional na área de Química, atuando principalmente nas seguintes linhas: inovação tecnológica, eletroquímica, bioenergia, biocombustíveis, biodiesel, catalisadores heterogêneos para produção de biocombustíveis, corrosão, inibidores de corrosão, fosfatização e tratamento de superfície. Orientador do mestrado em Rede em Bioenergia (UNICENTRO-UEL-UEPG-UEM-UNOESTE-UFPR). Bolsista de Produtividade de Desenvolvimento Tecnológico e extensão inovadora do CNPq - desde 2013.
  • Juliana Mendonça Fávaro, Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de Engenharia Florestal
    Possui graduação em Engenharia Florestal pela Universidade Estadual do Centro-Oeste (2014) .
  • Leônidas Kluger, Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de engenharia florestal
    Graduando do curso de Engenharia Florestal da Universidade Estadual do Centro-Oeste - Unicentro. Atua como aluno de Iniciação cientifica do laboratório de Economia e Mercado Florestal, com o projeto Análise de custos e produção da poda em Pinus taeda Utilizando ferramentas manual e semi-mecanizada, com orientação do Professor Dr. Gabriel de Magalhães Miranda. Aluno de Iniciação cientifica no laboratório de química da madeira, realizando pesquisas com fogões à lenha portátil, com orientação da Prof ª Drª Gilmara de Oliveira Machado, 2012-2013.
  • Alison Margraf, Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de Engenharia Florestal

    Graduado no curso de Engenharia Florestal da Universidade Estadual do Centro-Oeste - Unicentro.



  • Gilmara Oliveira Machado, Universidade Estadual do Centro-Oeste Departamento de Engenharia Florestal
    Possui graduação (1997) em Ciências Exatas habilitação em Química, mestrado (2000) e doutorado (2004) na área de Ciências e Engenharia de Materiais. Na pesquisa de mestrado e doutorado atuou principalmente nos seguintes temas: modificação química de derivados de celulose, eletrólitos sólidos poliméricos a base de polissacarídeos e caracterização física e química de filmes condutores e seus componentes. Ambas as pesquisas - de mestrado e doutorado - foram desenvolvidas no Laboratório de Físico-Química Orgânica do Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Nesta mesma área realizou estágio de doutorado na Université Laval no centro de estudo e pesquisa de macromoléculas CERSIM (Centre de Recherche en Sciences et Ingénierie des Macromolécules), Quebec/Canadá em 2003. De 2004 a 2007 realizou pesquisa de pos doutorado no Laboratório de Madeiras e Estrutura de Madeiras (LaMEM), na Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) também na USP. No pós-doutorado atuou principalmente na área de preservação de madeira tendo realizado estágio de pos-doutorado no CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization) em Melbourne/Austrália em 2006. Atualmente é professora Associado A na Universidade Estadual do Centro-Oeste (UNICENTRO), no departamento de Engenharia Florestal. Em 2010 passou a ser docente permanente do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Ciências Florestais atuando nesta área até julho de 2011. Em 2014 passou a ser docente permanente do Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Bioenergia, na linha de Pesquisa Geração e Caracterização de Matéria-Prima, na área de Concentração de Biocombustíveis e Energias Renováveis.

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Published

2019-11-11

Issue

Vol. 7 No. 6 (2019)

Section

Engenharia Florestal / Forest Engineering

How to Cite

ENERGETIC PERFORMANCE OF A PORTABLE COOKING STOVE PROTOTYPE FOR NINE Eucalyptus SPECIES. (2019). Nativa, 7(6), 771-777. https://doi.org/10.31413/nativa.v7i6.7931

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