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I
DIRECTRICES SOBRE TECNOLOGÍAS SOSTENIBLES PARA LA UTILIZACIÓN DE LOS ALIMENTOS EN
CONTEXTOS HUMANITARIOS Y ASENTAMIENTOS INFORMALES
Título original: Guidelines on sustainable energy technologies for food utilization in humanitarian contexts
and informal settlements
Esta publicación se desarrolla en el marco del proyecto “Tecnologías Energéticas Sostenibles para la
Utilización de los Alimentos (SET4food)”, implementado por COOPI – COOPERAZIONE INTERNAZIONALE,
Politecnico di Milano y Fondaziones Politecnico di Milano, y está cofinanciado por la Dirección General de
Ayuda Humanitaria y Protección Civil de la Comisión Europea (ECHO).
Convenio específico de subvención: ECHO/ERC/BUD/2014/91006.
Esta publicación está promovida por:
UNESCO Chair in Energy for Sustainable Development
www.unescochair-e4sd.polimi.it
Departamento de Energía – Politecnico di Milano
Piazza Leonardo da Vinci 32, 20133 Milano (MI), Italia.
ISBN: 978-88-941226-1-9
Supervisores: Jacopo Barbieri, Emanuela Colombo
Autores: Jacopo Barbieri, Emanuela Colombo, Jerome Ndam Mungwe, Fabio Riva (*)
Alberto Berizzi, Cristian Bovo, Claudio Brivio, Stefano Mandelli, Marco Merlo, Godfrey Gladson Moshi (*)
Rajendra Adhikari, Niccolò Aste, Claudio Del Pero, Fabrizio Leonforte (**)
Marco Caniato (***)
Ilustraciones: Caterina Fiorani
(*) Departamento de Energía, Politecnico di Milano
(**) Departamento de Arquitectura, Entorno Construido e Ingeniería de la Construcción, Politecnico di
Milano
(***) COOPI – COOPERAZIONE INTERNAZIONALE
Traducido por Kosmos, Reggio Emilia (Italia)
Excepto si se indica lo contrario,
el contenido de esta publicación
está sujeto a la licencia internacional
de Creative Commons Attribution 4.0
EXENCIÓN DE RESPONSABILIDAD
Los autores son responsables de la elección y presentación de los puntos de vista presentados en este
manual y de las opiniones expresadas en él, que no son necesariamente los de la UNESCO, y esta
organización no se hace responsable de ellos.
Este documento trata de actividades de ayuda humanitaria ejecutadas con la asistencia financiera de la
Unión Europea. Los puntos de vista expresados no son, de ningún modo, reflejo de la opinión oficial de la
Unión Europea y la Comisión Europea no es responsable del uso que se pueda hacer de la información que
contiene.
II
Índice de contenidos
Índice de contenidos
Acrónimos y abreviaturas ................................................................................................................................. VI
Símbolos ........................................................................................................................................................... IX
Unidades de medida .......................................................................................................................................... X
1.
Introducción ............................................................................................................................................. 11
2 Tecnologías de cocinado............................................................................................................................... 15
2.1 Cocinas de combustible sólido .............................................................................................................. 16
2.2 Cocinas de combustible líquido o gaseoso ............................................................................................ 21
2.3 Cocinas eléctricas .................................................................................................................................. 21
2.4 Otras tecnologías de cocinado .............................................................................................................. 22
2.4.1
Cestas de heno ............................................................................................................... 22
2.4.2. Cocinas solares.................................................................................................................. 24
2.5 Producción combustibles alternativos .................................................................................................. 26
3 Tecnologías de conservación de alimentos .................................................................................................. 29
3.1 Refrigeración y congelación .................................................................................................................. 30
3.1.1 Refrigeración / congelación por compresión de vapor ...................................................... 32
3.1.2 Sorción accionada por calor............................................................................................... 33
DRAFT
3.1.3 Refrigeración termoeléctrica ............................................................................................. 34
3.1.4 Refrigeración Stirling ........................................................................................................ 34
3.1.5 Refrigeración pasiva .......................................................................................................... 35
3.2 Secado ................................................................................................................................................... 36
3.2.1 Secado térmico................................................................................................................... 37
3.2.2 Deshidratación osmótica .................................................................................................... 41
3.3 Conservación con sustancias químicas y microbios .............................................................................. 42
3.3.1 Fermentación ..................................................................................................................... 42
3.3.2 Nitritos en la conservación de alimentos ........................................................................... 43
3.4 Procesado y envasado por tratamiento térmico ................................................................................... 44
3.4.1 Pasteurización .................................................................................................................... 44
3.4.2 Enlatado y esterilización .................................................................................................... 45
3.4.3 Envasado ............................................................................................................................ 46
4 Sistemas de energía eléctrica ....................................................................................................................... 48
4.1 Electricidad en condiciones de emergencia: instalaciones mínimas..................................................... 48
4.2 Microrredes ........................................................................................................................................... 49
4.3 Aspectos básicos de los sistemas eléctricos .......................................................................................... 51
4.4 Diseño de microrredes .......................................................................................................................... 55
III
4.4.1 Sistemas CA y CC ............................................................................................................. 55
4.4.2 Sistemas eléctricos híbridos ............................................................................................... 57
4.4.3 Configuraciones de microrred adoptadas comúnmente ..................................................... 58
4.4.4 Tecnologías para la generación ......................................................................................... 62
4.4.5 Tecnologías de almacenamiento ........................................................................................ 62
4.4.6 Cargas ............................................................................................................................. 63
4.4.7 Tecnologías de conexión ................................................................................................ 64
4.4.8 Estándares y requisitos legales ....................................................................................... 65
4.4.9 Asuntos de seguridad y protección en microrredes ........................................................ 66
4.4.10 Funcionamiento de microrredes en campamentos de refugiados................................. 68
5
Suministro de agua.................................................................................................................................... 70
5.1
Sistemas de bombeo de agua ............................................................................................................ 71
5.1.1 Sistemas de bombeo eléctricos ....................................................................................... 75
5.1.2 Sistemas de bombeo mecánicos...................................................................................... 76
5.2
6
Tratamiento del agua ......................................................................................................................... 78
Fichas técnicas........................................................................................................................................... 84
6.1
Tecnologías de cocinado .................................................................................................................... 84
Cocinas de barro ......................................................................................................................... 84
Cocinas de metal ......................................................................................................................... 88
Cocinas de arcilla cocida ............................................................................................................ 93
Cocinas de cohete ....................................................................................................................... 98
Gasificadores ............................................................................................................................ 102
Cocinas de líquido y gas ........................................................................................................... 105
Tablas comparativas ................................................................................................................. 107
6.2 Tecnologías de cocinado adicionales................................................................................................... 110
Cocinas de panel ....................................................................................................................... 110
Cocinas de caja ......................................................................................................................... 113
Cocina parabólica ..................................................................................................................... 118
Tablas comparativas ................................................................................................................. 120
6.3 Producción de combustible ................................................................................................................. 122
Producción de biogás ................................................................................................................ 122
Sistemas mejorados de producción de carbón vegetal ............................................................. 127
Briquetas de combustible .......................................................................................................... 131
Tablas comparativas ................................................................................................................. 134
6.4 Tecnologías para la preservación de alimentos .................................................................................. 136
Refrigeración / congelación mecánica/ por comprensión de vapor .......................................... 136
Sorción accionada por calor...................................................................................................... 139
IV
Índice de contenidos
Refrigeración termoeléctrica .................................................................................................... 142
Refrigeración de olla Zeer ........................................................................................................ 145
Secado al sol y secado solar...................................................................................................... 147
Ahumado................................................................................................................................... 154
Curado .................................................................................................................................... 157
Conservas caseras ..................................................................................................................... 159
Envasado al vacío ..................................................................................................................... 162
Tablas comparativas ................................................................................................................. 165
6.10 Tecnologías para la generación de energía eléctrica ........................................................................ 170
Generadores a motor de combustión interna ............................................................................ 170
Microplantas de energía hidroeléctrica ..................................................................................... 174
Generadores eólicos .................................................................................................................. 189
Sistemas de almacenamiento de electricidad ............................................................................ 194
Tablas comparativas ................................................................................................................. 201
6.12 Tecnologías para el bombeo de agua ................................................................................................ 203
Bombas de mano....................................................................................................................... 203
Bombas eólicas mecánicas ....................................................................................................... 207
Bombas hidráulicas de ariete .................................................................................................... 209
Tablas comparativas ................................................................................................................. 214
DRAFT
6.13 Tecnologías de purificación de agua ................................................................................................. 216
Filtración por bioarena .............................................................................................................. 216
Destilación solar ....................................................................................................................... 219
Lámparas UV ............................................................................................................................ 222
Filtro de membrana ................................................................................................................... 224
Tablas comparativas ................................................................................................................. 227
7 Hacia la innovación en contextos humanitarios y asentamientos informales ........................................... 229
7.1 Metodología ........................................................................................................................................ 229
7.2 Tecnologías adecuadas identificadas para los estudios de caso ......................................................... 232
7.2.1 Caso A .......................................................................................................................... 233
7.2.2 Caso B ........................................................................................................................... 243
7.2.3 Caso C ........................................................................................................................... 248
8 Recomendaciones sobre acciones relativas a las tecnologías de energía para la utilización de los alimentos
....................................................................................................................................................................... 255
Bibliografía ..................................................................................................................................................... 260
V
Acrónimos y abreviaturas
ACNUR
Alto Comisionado de las Naciones Unidas para los Refugiados
ARTI
Instituto para una Tecnología Rural Apropiada
AT
Alta tensión
BBC
Consorcio de la Frontera de Birmania
BCT
Bombas como turbinas
BT
Baja tensión
CA
Corriente alterna
CAES
Almacenaje de aire comprimido
CAWST
Centro para la Tecnología del Agua y Saneamiento
CC
Corriente continua
CERTS
Consorcio para Soluciones Tecnológicas Eléctricas Fiables
CNR
Comisión Nacional para Refugiados
CO
Monóxido de carbono
CP
Conductor de protección
DA
Digestión anaeróbica
DAH
Digestión anaerobia húmeda
DAS
Digestión anaerobia seca
DDR
Dispositivo diferencial residual
DOD
Profundidad de descarga
DSM
Gestión de la demanda
EBN
Red empresarial europea
GAC
Carbón activado granular
GN
Gas natural
GPL
Gas de petróleo licuado
HH
Hogar
HHV
Poder calorífico superior
ICS
Cocina mejorada
IEC
Comisión electrotécnica internacional
IMC
Cuerpo médico internacional
LRA
Ejército de la resistencia del señor
MPP
Punto de máxima potencia
MPPT
Buscador del punto de máxima potencia
MT
Media tensión
NFI
Producto no alimentario
OCHA
Oficina de Coordinación de Asuntos Humanitarios
OI
Organización internacional
PA
Poliamida
PAC
Punto de acoplamiento común
PCU
Unidad de acondicionamiento energético
PDI
Persona desplazada internamente
PDN
Red de distribución de energía eléctrica
VI
Índice de contenidos
PE
Polietileno
PETP
Poliéster
PL
Propano líquido
PM
Partículas materiales
PP
Polipropileno
PV
Fotovoltaico
PVC
Cloruro de polivinilo
PVDC
Policloruro de vinilo
RPM
Revoluciones por minuto
SAPV
Fotovoltaico autónomo
SHS
Sistema solar doméstico
SIER
Sistemas integrados de energía renovable
SMES
Almacenamiento de energía magnética por superconducción
SO
Gestor de red
SO2
Dióxido de azufre
SOC
Estado de carga
SODIS
Desinfección solar del agua
TEG
Generador termoeléctrico
TG
Tecnologías de generación
UV
Ultravioleta
VG
Violencia de género
WEDC
Centro para el Desarrollo y la Ingeniería del Agua
ZG
Película de celulosa
DRAFT
VII
Símbolos
CP
Coeficiente de potencia
E
Energía
f
Frecuencia
I
Corriente
PM
Potencia máxima
p
Polos eléctricos
S
Área de barrido del rotor
tamb
Temperatura ambiente
v
Velocidad del viento
VAC
Corriente alterna
ρ
Densidad del aire
€
Euro
$
Dólar
IX
Unidades de medida
°C
Centígrado
A
Amperio
Da
Dalton
kg
kilogramo
l
litro
m
metros
V
Voltio
W
Vatios
Wh
Vatios-hora
Ω
Ohmio
Prefijos
tera
Símbolo
T
Significado
1012
giga
G
109
mega
M
106
kilo
k
103
hecto
h
102
deca
da
10
deci
d
10-1
centi
c
10-2
mili
m
10-3
micro
µ
10-6
nano
n
10-9
pico
p
10-12
X
1. Introducción
Las catástrofes naturales, el aumento de la población, los conflictos sociales y las crisis políticas o
estructurales dan origen a migraciones forzosas, que pueden acarrear emergencias humanitarias. Según el
informe anual de ACNUR Tendencias globales, a finales de 2013 el número de refugiados o personas
desplazadas internamente (PDI) era el más elevado desde que hay disponibles estadísticas completas
(desde 1989): 51,2 millones de personas se encontraban en situación de desplazamiento (45,1 millones a
finales de 2012), incluyendo 16,7 millones de refugiados, 1,2 millones de solicitantes de asilo y 33,3
millones de PDI.
En este contexto, los alimentos tienen un papel fundamental. De hecho, una disponibilidad de alimentos
insuficiente conduce a la desnutrición y a la mala salud, aumenta las causas de mortalidad y crea un estado
de emergencia permanente. Por esta razón, la emergencia humanitaria se ocupa, en primer lugar, de la
seguridad y protección de los alimentos, que se construye sobre cuatro pilares principales:
1. disponibilidad física de alimentos
2. acceso económico y físico a los alimentos
3. utilización de los alimentos y recursos relacionados
4. estabilidad del suministro de alimentos a lo largo del tiempo
Energía
Producción
de cosechas
Producción
de ganado
y pescado
Procesado
poscosecha
Almacenamient
o
y pescado
Distribución
Detalle
Preparación
Cocinado
Utilización
de alimentos
Suministro de agua
Conservación
de alimentos
Figura 1: vínculo entre energía, comida y agua (adaptado de Alimentos Energéticamente Inteligentes en FAO: Visión General).
El término procesado de alimentos se refiere a una serie de operaciones por medio de las cuales los
alimentos no procesados son convertidos en productos alimenticios para poder ser ingeridos, prolongar su
almacenamiento y duración, y reducir (o suprimir) el tiempo o esfuerzo empleados en procedimientos
culinarios. El cocinado es la última fase de esta cadena. Por otra parte, conservación de alimentos se refiere
a un conjunto de procesos de tratamiento necesarios para prolongar la vida de los alimentos y retener las
características que determinan su calidad, como la textura, el sabor, el color y, sobre todo, su valor
nutricional.
Está claro que existe un fuerte vínculo entre los alimentos y otros recursos, principalmente agua y energía
(figura 1). En general, el vínculo entre la energía, los alimentos y el agua está relacionado tanto con las
necesidades básicas y los servicios para las personas como con las actividades que generan ingresos y
11
sustento. Cada uno de estos recursos afecta a los otros, y se pueden resaltar los elementos que conectan el
agua, la energía y los alimentos de forma multidireccional.
En el contexto específico de las emergencias humanitarias, la energía desempeña un papel fundamental
para garantizar el acceso seguro y protegido a los alimentos y para permitir su utilización: es necesaria para
todas las fases de la cadena agroalimentaria (como la producción de cosechas, pesca, productos de
ganadería y silvicultura), para las tareas de poscosecha y para la preparación y conservación de alimentos.
Según la Oficina de Coordinación de Asuntos Humanitarios (OCAH) (Seguridad Energética y Acción
Humanitaria: Tendencias y Desafíos Emergentes Claves): “La inseguridad energética también puede
conducir a la inseguridad alimentaria. Sin acceso a una fuente de energía predecible, las comunidades no
afectadas por la inseguridad alimentaria pueden llegar a tener este problema, y las que carecen de
seguridad alimentaria pueden volverse incluso más vulnerables. No puede haber seguridad alimentaria en
las comunidades donde no hay un acceso fiable a una fuente de combustible para calentar y cocinar”. La
energía también es fundamental en muchos casos para proporcionar acceso seguro y fiable al agua y al
suministro de la misma. Es más, es necesaria para la purificación y potabilización del agua.
Si nos centramos en el procesado y conservación de los alimentos, la energía desempeña un papel clave en
la resolución de los problemas principales, que son recurrentes en contextos humanitarios y de refugiados:





La falta de soluciones de energía adecuadas conduce a la escasez de agua o al uso de agua
contaminada y, como consecuencia, a enfermedades y efectos negativos en la ingesta nutricional.
La falta de instalaciones de cocinado limpias y de acceso a fuentes de energía modernas (por
ejemplo: cocinas mejoradas, gas, queroseno) es una de las principales causas de contaminación en
lugares cerrados, lo cual tiene un impacto en las enfermedades y las dolencias respiratorias e
influye, además, en la deforestación local.
Una alta dependencia y un consumo elevado de madera, debido a la falta de fuentes de energía
modernas asequibles, conduce a problemas sociales (sobre todo para las mujeres y los niños).
La falta de energía suficiente y sostenible para la utilización de los alimentos tiene un impacto
negativo en otros desafíos humanitarios claves. El primero de ellos es la protección: “(…) existen
varios riesgos de protección asociados a la satisfacción de necesidades energéticas del hogar: entre
otros, los relacionados con la violencia de género. Los acosos son especialmente habituales cuando
las mujeres recolectan leña fuera de los campamentos. El segundo es la educación: “(…) las mujeres
y las niñas son normalmente las encargadas de la recolección de la leña y, por lo tanto, se ven
afectadas de manera desproporcionada por este problema, ya que la recolección de leña les quita
mucho tiempo y limita su tiempo disponible para la educación”, como señaló ACNUR (Energía
doméstica en campamentos de refugiados y PDI: desafíos y soluciones).
La falta de métodos y tecnologías de conservación de alimentos adecuados conduce al deterioro de
los alimentos: por una parte, la ausencia de fuentes de energía asequibles para cocinar hace que la
gente cocine pocas veces; por otra parte, esta práctica aumenta la necesidad de almacenar
alimentos, pero unas condiciones de almacenaje deficientes causan tanto la pérdida de
propiedades nutricionales como problemas de salud.
De ahí que la introducción de tecnologías de energía sostenible para ofrecer un acceso eficiente, fiable y
equitativo a servicios básicos, como el cocinado, la conservación de alimentos y el suministro de agua, sea
obligatoria. Por lo tanto, la selección de tecnologías adecuadas para los servicios energéticos es crucial para
este fin y debe cumplir las principales dimensiones de sostenibilidad, especialmente a largo plazo en el caso
de los asentamientos semipermanentes. No existe una única solución basada en una mezcla de tecnologías
predeterminadas: es fundamental seleccionar las tecnologías más adecuadas y ajustar las necesidades a los
recursos disponibles según el contexto específico. Por lo tanto, la finalidad de este trabajo es ofrecer varias
soluciones que posibiliten la opción más apropiada, partiendo de las condiciones y necesidades locales. Se
12
Introducción
proporcionará a los usuarios una lista de las posibles necesidades y de las correspondientes soluciones
energéticas para la utilización de los alimentos, agrupadas dentro de las siguientes categorías:




Tecnologías domésticas o comunitarias, que sean eficientes y efectivas, para satisfacer las
necesidades de cocinado (cocinas mejoradas, cocinas de biogás, cocinas eléctricas, cocinas de
gas…).
Sistemas de energía renovable domésticos para la conservación de alimentos y otros servicios
auxiliares como la luz (refrigeradores solares, conservas caseras, refrigeración termoeléctrica…).
Pequeños sistemas de conversión energética renovables comunitarios para satisfacer las
necesidades de bombeo y purificación del agua, y otros servicios auxiliares como la luz (sistemas
fotovoltaicos, microturbinas eólicas, lámparas, lámparas UV…).
Sistemas de energía renovable integrados (IRES) modulares comunitarios para proporcionar
electricidad local fiable (sistemas híbridos solares fotovoltaicos / diésel, sistemas eólicos / diésel
híbridos…) para tareas de cocinado y conservación de alimentos.
Cada área de intervención y cada sistema se analizan partiendo del contexto específico de las
intervenciones humanitarias, las necesidades y los recursos, y también observándolos desde un punto de
vista tecnológico. Los aparatos y sistemas se describen en fichas técnicas específicas, que son de gran
ayuda a la hora de elegir las tecnologías más adecuadas. Estas fichas dan información sobre sus
características tecnológicas principales, además de indicaciones sobre construcción local (si es posible),
advertencias y requisitos específicos, funcionamiento y mantenimiento y costes. Las tablas resumen
comparan las diversas opciones y proporcionan los pros y contras para facilitar la identificación de la
tecnología más adecuada para cada área de intervención.
Por último, cabe destacar que este manual se ha desarrollado dentro del proyecto Tecnologías de energía
sostenible para la utilización de los alimentos (SET4food), llevado a cabo por COOPI –COOPERAZIONE
INTERNAZIONALE y el Politecnico di Milano, y financiado por la Dirección General de Ayuda Humanitaria y
Protección Civil de la Comisión Europea (ECHO). El objetivo específico del proyecto es mejorar la capacidad
de respuesta de los actores humanitarios a la hora de identificar y ejecutar tecnologías energéticas
eficientes y sostenibles para la utilización de los alimentos. Así, este proyecto se centra en los vínculos que
hay entre la utilización de los alimentos y la disponibilidad, eficiencia y sostenibilidad de energía en
campamentos temporales, casi permanentes y permanentes o asentamientos informales. En particular,
facilita la transferencia de conocimiento técnico acerca de tecnologías energéticas específicas —
identificadas por el manual y probadas en cuatro proyectos piloto— al personal de ONG, tanto en la sede
como en el campo.
13
2 Tecnologías de cocinado
No hay una definición universal aceptada de “cocina” relacionada con el rendimiento o estándares
técnicos. Sin embargo, las Naciones Unidas han definido algunos criterios que deberían respetar las cocinas
para reducir los daños a la salud, y las amenazas al medio ambiente. Específicamente, tienen que ser
sostenibles (desde el punto de vista social, medioambiental y económico), tienen que satisfacer las
necesidades sociales, económicas y de hábitos de conducta de los usuarios, adecuarse a los recursos
disponibles y alcanzar altos niveles de rendimiento y diseño tecnológico. No existe una clasificación
estándar de las cocinas, pero generalmente se clasifican según su rendimiento y tipología de combustible.
Rendimiento: Una cocina con un alto rendimiento produce niveles bajos de emisiones y una alta eficiencia
térmica. Con el término “eficiencia” nos referimos a una medida de la fracción de calor producida por el
combustible que llega al contenido de la cazuela. El resto de la energía se pierde en el entorno entre la
cocina y la cazuela. (Figura 2)
Cazuela Q
Cocina Q
Figura 2: pérdidas térmicas que condicionan el valor de la eficiencia.
Por lo tanto, una mayor eficiencia térmica indica una mayor capacidad para transferir el calor producido a
la cazuela. Si las cocinas tradicionales se caracterizan por una eficiencia baja, las cocinas mejoradas están
diseñadas para mejorar la eficiencia energética, limitar las emisiones de humo o reducir la arduidad de las
tareas de cocinado. La peculiar forma de la cámara de combustión también permite que la leña esté mejor
colocada para incrementar la eficiencia térmica. De hecho, la eficiencia y las emisiones de las cocinas son
muy sensibles a la forma, el material, la altura y el diámetro de la chimenea, y al emplazamiento de la
cámara de combustión. Las cocinas con menor eficiencia son las tradicionales. Estas pueden ser tanto a
fuegos abiertos (también llamados fuegos de tres piedras) como cocinas construidas por uno mismo con
muy bajo coste o baja eficiencia. Tanto los fuegos abiertos como las cocinas tradicionales de baja eficiencia
se usan principalmente en países en vías de desarrollo, además de en contextos humanitarios. Los fuegos
abiertos, en concreto, son la “tecnología” más simple y fácil para cocinar, pero su eficiencia es baja,
normalmente alrededor del 15 %, y pueden causar graves problemas de salud debido a emisiones nocivas
(principalmente PM y CO). Por el contrario, las cocinas mejoradas (ICS) son cocinas con una mayor
eficiencia que las tradicionales y un menor nivel de emisiones. Las cocinas avanzadas o modernas de
biomasa son las cocinas fabricadas más recientemente. Estas cocinas son por lo general más caras y
proporcionan el mejor rendimiento en cuanto a seguridad, eficiencia, emisión y durabilidad. En esta
15
categoría se incluyen las cocinas de aire forzado y los gasificadores. Finalmente, las cocinas de combustible
gaseoso y líquido muestran los rendimientos más altos, en términos de alta eficiencia y bajas emisiones.
Tipología de combustible: las cocinas tradicionales y las cocinas mejoradas utilizan combustibles de
biomasa sólidos, además de gasificadores; también existen otras cocinas que utilizan combustibles líquidos
o gaseosos. Finalmente, las cocinas solares son aparatos que utilizan la energía del sol para cocinar
alimentos; no suelen definirse como cocinas, ya que no hay fase de combustión.
Siguiendo la clasificación anterior, en la figura 3 se muestran las principales tipologías de cocinas.
Tradicional
Biomasa
mejorada
Gasificadores
Combustible
líquido
Combustible
gaseoso
Cocinas
solares
Barro
Simple de cohete
Simple
Alcohol
Gas natural /
GLP
Cocinas de panel
Metal
De cohete con
aire forzado
Aire forzado
Queroseno
Biogás
Cocina de caja
Arcilla cocida
De cohete
con acople
termoeléctrico
Aceite vegetal
Cocina
parabólica
Figura 3: principales tipologías de cocinas.
La tecnología de las cocinas solares se analiza por separado, porque funciona solo en condiciones
climatológicas específicas; por lo tanto merece la pena usarla en combinación con los aparatos anteriores
para reducir la necesidad de quemar combustibles y disminuir las emisiones.
En los siguientes párrafos se ofrece una visión general de las diferentes tipologías de cocinas y de sus
características. El fuego abierto se ha usado como base de referencia para la comparación. Es importante
recordar que no hay una sola respuesta tecnológica a las numerosas necesidades de los campamentos. La
solución tiene que buscarse en una variedad de aplicaciones hechas a medida o diseñadas ex profeso,
especialmente para la construcción de los modelos, donde el diseño más apropiado depende del contexto
local y de la situación particular. De hecho, las cocinas tienen que adaptarse a las personas y a los hábitos
de cocinado tradicionales, y no al revés.
En conclusión, es fundamental conocer y evaluar las características y los usos de los diferentes diseños para
hacer la elección adecuada según cada conjunto de condiciones.
2.1 Cocinas de combustible sólido
Las especificaciones técnicas y los materiales usados en la fabricación de cocinas de combustible sólido
influyen en su rendimiento. En particular, los principales elementos que determinan la eficiencia y calidad
de una cocina son los siguientes:




Cámara de combustión
Chimenea
Tiro de aire
Materiales de aislamiento
16
Cocinado

Falda alrededor de la cazuela
Figura 4: cámara de combustión normal.
El primer componente a tratar es la cámara de combustión
(figura 4). Con respecto a un fuego abierto, una mejora básica
es contener la llama con un muro circular de arcilla o metal.
La primera ventaja es que las cocinas con un fuego mejor
cercado se ven menos afectadas por el viento. La forma de la
cámara de combustión afecta a la calidad de la combustión y,
como resultado, a la eficiencia de la cocina. Si la forma de la
cámara de combustión no se optimiza, puede haber baja
temperatura en algunos puntos, y causar la formación de
sustancias como monóxido de carbono e hidrocarburos sin
quemar.
La mejora más extendida en la forma de la cámara de combustión es la
forma de L, que se adopta en el diseño llamado de cohete (figura 5). El
diseño de cohete consiste en una entrada cerca del fondo de la cocina
donde se inserta el combustible de madera y a través del cual el aire puede
entrar en la cámara de combustión. La gran diferencia de temperatura
entre el aire frio que entra por el fondo de la cocina y los gases calientes de
la combustión que salen por arriba de la cámara de combustión produce
una caída de presión. Este efecto reduce drásticamente la producción de
CO y de partículas, y reduce el humo emitido por la cocina.
Se puede hacer otra mejora introduciendo una rejilla o agujeros (figura 7).
La presencia de este elemento permitirá que el aire fluya por debajo del
lecho de combustible y se mezcle mejor con este. Esto incrementara la
eficiencia térmica y REDUCIRÁ las emisiones.
Figura 5: cámara de combustión en L.
De hecho, cuanto mejor se controle y optimice el flujo de aire que entra en
la cámara de combustión, mayor será la eficiencia del aparato. La
introducción de una chimenea reduce enormemente la contaminación en lugares cerrados (figura 6). Sin
embargo, las chimeneas que no están bien diseñadas pueden tener un tiro excesivo, lo cual conduce a un
consumo excesivo de combustible. Esta es la principal razón por la que las cocinas de chimenea no son
necesariamente más eficientes. Es más, las cocinas de chimenea son más caras: en el caso de las cocinas
domésticas, la chimenea a veces cuesta tanto como la cocina.
17
Figura 6: cocina con chimenea.
Figura 7: rejilla y agujeros para mejorar el tiro de aire.
Los materiales de aislamiento son otro factor importante y determinante para el rendimiento de las
cocinas. Los ladrillos aislantes son refractarios y pueden aguantar temperaturas muy altas. Se usan
comúnmente en la parte exterior de la cocina para mantener el calor dentro de la cámara de combustión y
alcanzar una eficiencia térmica más alta (figura 8).
Otra medida común adoptada para evitar el excesivo calor emitido por el cuerpo de la cocina es añadir una
segunda pared exterior, que puede hacerse colocando una lámina fina o tela metálica alrededor de la pared
interior. La superficie de contacto entre las partes calientes y otras partes de la cocina debería minimizarse,
mientras que el espacio entre la pared interior y la exterior a menudo se deja vacío o se rellena de
materiales de aislamiento, como fragmentos de vidrio, arena o cenizas.
Figura 8: material de aislamiento.
Otra característica común que aumenta aún más la eficiencia de la cocina es colocar una falda alrededor de
la cazuela. Es una simple pieza de metal redonda (figura 9) que se coloca en lo más alto de la cámara de
18
Cocinado
combustión, donde las llamas están en contacto con el fondo de la cazuela. Rodea la cazuela y concentra la
llama y los gases calientes en los laterales de esta. Colocar una falda alrededor de la cazuela puede reducir
el consumo de combustible y las emisiones en un 25-30 %. El principio es muy fácil de describir. Si no se
coloca una falda alrededor de la cazuela, parte de la llama no entra en contacto con la cazuela y, como
resultado, se desperdicia una gran cantidad de calor. Al colocar una falda que envuelve la cazuela y dirige la
llama a la cazuela, la eficiencia es mayor, sobre todo en los casos de gestión no óptima del combustible.
Figura 9: falda alrededor de la cazuela.
Tal y como se muestra en la figura 3, las cocinas pueden clasificarse en tres categorías principales, según su
diseño y materiales de construcción:



Tradicionales
Cocinas mejoradas
Gasificadores
Las cocinas tradicionales están entre los aparatos de combustible sólido para cocinar más extendidos en los
países en vías de desarrollo. En general las cocinas tradicionales tienen una baja eficiencia térmica y un alto
nivel de emisiones, aunque su rendimiento sea mayor que el de los fuegos abiertos, excepto por las
emisiones de partículas materiales (PM). De hecho, la producción de PM se debe a un tiro insuficiente o
zonas frías en la cámara de combustión, fenómenos causados por un mal diseño. En función del material de
construcción, las tipologías más difundidas de cocinas tradicionales son las cocinas de barro, de metal y de
arcilla cocida o arcilla/metal.
Las cocinas mejoradas se definen como cocinas con mayor eficiencia que la cocina de fuego de tres piedras
y un menor nivel de emisiones específicas. Además, tienen que ser sostenibles para satisfacer las
necesidades sociales y económicas y para adecuarse a los recursos y a los hábitos de conducta de los
futuros usuarios. Existen varios tipos de cocinas mejoradas, pero merecen la pena analizar las de tipo
cohete por su alta eficiencia y la disponibilidad en varios modelos.
19
Cocinas de cohete comunitarias
Las cocinas de cohete normalmente se diseñan para el uso de toda una comunidad y, por consiguiente, son
grandes y de mayor potencia. El uso de grandes cocinas para satisfacer las necesidades de cocinado de una
comunidad tiene dos ventajas:
1. Consumo decreciente de combustible: esto es porque estas cocinas tienen mayores eficiencias
que las tradicionales; además, las cocinas grandes muestran menores pérdidas térmicas
específicas que las cocinas domésticas.
2. Disminución o eliminación de emisiones: esto se debe en parte a su alta eficiencia, pero sobre
todo a que las cocinas comunitarias están equipadas con una chimenea.
Como resultado, siempre que sea viable en el campamento y compatible con las restricciones sociales
locales, usar una cocina comunitaria suele ser la mejor opción.
La cocina comunitaria está hecha normalmente de metal y ladrillos de arcilla/serrín, tiene una capacidad
de 50 a 200 litros y presenta una cámara de combustión de cocina de cohete con una cazuela hundida y
una falda interna que rodea la cazuela.
Figura 10: cocina de cohete portátil
institucional en Malawi.
Figura 11: cocina institucional de
100 litros en Burundi.
Algunos modelos también están aislados con una pared externa hecha de ladrillos con eficiencias de hasta
el 45 %.
Figura 12: cocinas institucionales altamente eficientes.
20
Cocinado
Los microgasificadores son gasificadores usados para cocinar, cocinas que funcionan mediante un proceso
de combustión de dos fases en el que, primero, la biomasa se quema en la parte inferior de la cámara de
combustión, causando una descomposición de la biomasa en gases y vapores volátiles, que son entonces
quemados gracias a un segundo influjo de aire hacia la parte de arriba de la cocina. Pueden alcanzar
grandes eficiencias; pero sobre todo, una gran reducción de emisiones de hasta el 90 % comparado con el
fuego de tres piedras. Funcionan con un amplio abanico de biomasas: madera, estiércol, residuos como
cáscaras de cacahuetes, cáscaras de arroz y coco, bagazo de caña de azúcar y bambú. Por último, pero no
menos importante, el producto derivado de este proceso es el biocarbón, una sustancia similar al carbón
vegetal que se puede utilizar como abono para el suelo.
2.2 Cocinas de combustible líquido o gaseoso
Entre las cocinas alimentadas a líquido o a gas, se encuentran las cocinas que utilizan combustibles líquidos
o gaseosos como el queroseno, alcoholes (etanol y metanol), aceites vegetales como el aceite de jatrofa,
gas de petróleo licuado (GPL), gas natural (GN) o biogás, que son combustibles modernos más eficientes
(figura 13, figura 14, figura 15) que los usados en cocinas alimentadas con combustibles sólidos.
Generalmente su eficiencia térmica es alta (hasta un 55 %) y el nivel de emisiones contaminantes es muy
bajo. Sin embargo, las emisiones pueden ser más elevadas si se hace un uso incorrecto de algunos de estos
combustibles, por ejemplo, un uso incorrecto del aceite de jatrofa y del queroseno. También hay cocinas
híbridas alimentadas por más de un combustible, por ejemplo, queroseno y aceite vegetal, o parafina y gel
de etanol. Debido a la falta de disponibilidad y el coste, la mayoría de la gente en los países en vías de
desarrollo no utiliza estas cocinas. En contextos humanitarios, algunas de estas cocinas podrían ser muy
útiles, sobre todo cuando el combustible se puede producir localmente, como es el caso de aceites
vegetales como el aceite de jatrofa, alcoholes y biogás, o cuando el coste del gas es bajo.
Figura 13: cocina de alcohol.
Figura 14: cocina de
queroseno.
Figura 15: cocina de gas.
2.3 Cocinas eléctricas
Las cocinas eléctricas son aparatos tecnológicos que transforman la energía eléctrica en calor. Pese a su alta
eficiencia, la falta de disponibilidad y asequibilidad de la electricidad hace que estas cocinas no estén muy
extendidas, especialmente en comunidades rurales. Además de garantizar altos ahorros energéticos de
hasta un 80 % en comparación con los fuegos de tres piedras, son una solución limpia gracias a sus muy
bajas emisiones durante la fase de cocinado. Cualquier posible emisión está, de hecho, relacionada con la
fase de generación de electricidad. Las tecnologías más comunes que usan electricidad para cocinar son:
21
• Placas eléctricas: son aparatos simples que se
componen de una o dos placas de metal calentadas
por una resistencia eléctrica. Consumen una media de
1000 a 2000 vatios con una eficiencia de cocinado del
50-65 %. Su coste oscila entre los 20 y los 50 dólares.
Las principales limitaciones están relacionadas con las
dimensiones de las placas, que sólo pueden calentar
cazuelas pequeñas (de 2 a 4 litros) y el tiempo de
cocción, que generalmente es mayor que el de las
cocinas alimentadas por líquidos o sólidos.
Figura 16: placa eléctrica con un quemador alargado.
• Hornos microondas: estos funcionan mediante un
proceso llamado “calentamiento dieléctrico”, en el
que los alimentos son bombardeados con radiación
electro-magnética, que hace que las moléculas
polarizadas de los alimentos roten y creen energía
térmica. Consumen entre 600 y 750 vatios de media y
tienen una eficiencia de cocinado del 50 al 60 %.
Cuestan entre 50 y 200 dólares. No se deben
introducir recipientes metálicos dentro de los
Figura 17: horno microondas.
microondas porque esto crea chispas, mientras que
los recipientes de plástico se pueden fundir. Los microondas no pueden penetrar en los alimentos
más allá de dos a cinco centímetros, por lo que la comida más gruesa no se puede cocinar
fácilmente. El tiempo de cocinado es menor por regla general, comparado con los métodos clásicos
de cocinado.
2.4 Otras tecnologías de cocinado
La finalidad de esta sección es describir dos tecnologías que deben usarse solo como opciones de cocinado
suplementarias junto con los aparatos analizados hasta ahora: la cesta de heno y las cocinas solares. Estos
aparatos permiten disminuir el uso de combustibles y por consiguiente los costes y emisiones relacionados,
si lo comparamos con el uso de solo cocinas de combustible eléctrico, solido, líquido o gaseoso. Aunque
aumentan el tiempo de cocción, son útiles cuando el coste del combustible es elevado; el rendimiento de
las cocinas es muy bajo y la recolección de combustible acarrea problemas sociales (p. ej.: mujeres y
violencia de género, o tiempo perdido llevando a cabo esta actividad).
2.4.1 Cestas de heno
Una cesta de heno o cocina sin fuego es un recipiente sencillo donde se puede guardar un alimento
cocinado parcialmente para que continúe cocinándose sin necesidad de consumir más combustible o calor
externo. Es útil en campamentos de refugiados con acceso limitado a combustible, especialmente para
alimentos que requieren un largo tiempo de cocinado, como las legumbres y el arroz. Por ejemplo, se
puede llevar a ebullición una cazuela de arroz utilizando una cocina tradicional y, más tarde, colocarla en
una cesta de heno para terminar la cocción sin quemar combustibles adicionales. Por lo tanto, en lugar de
cocer el arroz a fuego lento, el alimento continúa cociéndose en una cocina sin fuego, usando la propia
energía almacenada y reduciendo el uso de combustible incluso en un 40 %. Obviamente, el período de
tiempo de cocción requerido en una cesta de heno es más alto comparado con una cocina tradicional; por
22
Cocinado
regla general la cesta de heno requiere una o dos veces más tiempo de cocción que una cocina alimentada
con combustible.
Figura 18: cesta de heno abierta.
La cesta de heno se puede construir utilizando materiales locales, como cestas o cartón aislado con papel o
con trapos y ropa que no sirven, siguiendo las siguientes instrucciones:
-
-
Cosa el material aislante a la caja
externa.
Pegue o clave un forro de tela para
mantener el aislamiento en posición.
Si las hay disponibles, use cubiertas de
polietileno resistentes al calor para
forrar la tela de dentro y proteger el
relleno.
Ajuste dos almohadas o cojines negros
por debajo y por encima de la cazuela.
La capa de aislamiento de la parte
inferior de la cazuela puede hacerse
con una bandeja de arena o ceniza.
OBSERVACIÓN: recuerde que la cazuela
debe poderse encajar en la cesta.
Cojín
tapa
Forro de
doble capa
de tela
resistente y
polietileno
Olla para
cocinar
Aislamiento
Cesta
Bandeja de
ceniza y arena
Figura 19: diagrama de una cesta de heno.
Es importante resaltar que las cestas de heno solo funcionan si son construidas correctamente y requieren
un alto nivel de destreza; por lo tanto, se debe formar adecuadamente a las personas.
23
Figura 20: mujer africana con una cesta de heno.
2.4.2. Cocinas solares
Utilizar el sol para cocinar es una opción de cocinado viable, suplementaria a la leña, para la preparación de
alimentos en gran parte de los países en vías de desarrollo, mediante artefactos llamados cocinas solares.
Una cocina solar es una tecnología que usa la energía de la radiación del sol para calentar, cocinar o
pasteurizar alimentos o bebidas. Se han desarrollado por todo el mundo diversos tipos de cocinas solares y
se pueden clasificar de una forma esquemática que identifica tres modelos: cocina de panel (a), de caja (b)
y parabólica (c).
Figura 21: categorías de cocinas solares.
El principio de funcionamiento es la concentración de la radiación del sol. Las cocinas solares reflejan los
rayos solares que inciden en una superficie grande (el área de abertura de la cocina) y los concentran en un
área más pequeña, donde se coloca la cazuela, aumentando la energía especifica. Una superficie negra
absorbe la radiación y calienta la comida que hay dentro. Una cubierta transparente que rodea la cazuela
funciona como invernadero, permitiendo que los rayos solares pasen a través de la superficie e impidiendo
cualquier descarga de calor. La principal ventaja de estos modelos es que se pueden fabricar en casa y
pueden usarse para cocinar y calentar.
Hay que destacar que las cocinas solares son opciones de cocinado suplementarias. Esto es porque son
altamente dependientes de las condiciones meteorológicas y solo pueden usarse en días soleados. Son una
buena opción en campamentos de refugiados, donde los combustibles no son asequibles y los artefactos
tradicionales son muy contaminantes e ineficientes, porque disminuyen la necesidad de quemar
combustibles y, por lo tanto, también las emisiones y costes. Además, si se prepara comida una vez por
semana (o menos) y posteriormente se conserva, las cocinas solares pueden ser una solución óptima para
24
Cocinado
calentar la comida precocinada sin necesidad de quemar combustibles para terminar la cocción. Los tres
modelos presentan las siguientes ventajas:




Ahorro en CO, PM, SO2, cenizas volantes y humo
Reducción de CO2
Reducción de leña
Ahorro en el coste de la leña
PROS
La siguiente tabla compara las tres tecnologías:
Panel
 Portátil
 Muy barata (0- 5 $)
 Buen rendimiento
 Puede hervir agua
 Concentra los rayos
solares
CONTRAS


Poco duradera
No sirve para llevar a
ebullición el agua antes
de cocinar los
alimentos
Caja
Parabólica
 Portátil
 Muy alto rendimiento
 Barata si se construye
 Concentra los rayos
con materiales de
solares
desecho locales (0-20 $)
 Duradera
 Funciona como
 Conveniente también
almacenamiento de calor
para llevar a ebullición
 Buen rendimiento
el agua antes de
 No necesita seguimiento
cocinar los alimentos
frecuente
 Cara si se compra (más
 Peligrosa
de 100 dólares)
 No portátil
 Las superficies tienen
 Cara si se compra (más
que estar inclinadas
de 100-200 dólares) o
 No concentra los rayos
se construye (30-60
solares
dólares)
 Poco duradera si se hace
 Se requiere
con papel corrugado
seguimiento frecuente
 No sirve para llevar a
ebullición el agua antes
de cocinar los alimentos
Un indicador inicial para saber si las cocinas solares son una opción viable es la radiación mínima anual:
para cualquier proyecto de cocina solar, debería haber disponibles 1,5 TWh/(m²a), que corresponde a una
insolación diaria media de 4 kWh/ (m²d).
25
Figura 22: radiación solar anual media (en teravatios-hora por km cuadrado/anual).
En el informe “EVALUACIÓN DE PROYECTO DE COCINA SOLAR del campamento de refugiados de Iridmi,
Chad, octubre de 2007, por la ONG Jewish World Watch” se muestra una aplicación útil de cocinas solares
en campamentos de refugiados y se presenta un cuestionario para entrevistas de evaluación de cocinas
solares.
2.5 Producción combustibles alternativos
La madera es el combustible más habitual en campamentos de refugiados y asentamientos informales y, en
general, en los países en vías de desarrollo. Además de estar en lo más bajo de la escala de energía con
relación a las fuentes de energía usadas en los hogares, en los campamentos de refugiados puede no haber
disponibilidad de leña y su suministro puede ser demasiado caro o estar prohibido. En estas situaciones
existen otras fuentes de energía que pueden ser apropiadas. Dejando aparte los combustibles que no
pueden producirse en los campos (p. ej.: queroseno, biodiesel), los combustibles sólidos alternativos más
comunes son los siguientes:
1) Desperdicios y residuos orgánicos
Los desperdicios y residuos orgánicos pueden recolectarse en los campamentos y en las inmediaciones
cercanas: cáscaras de arroz, mazorcas, estiércol de vaca, tallos de cosechas, ramitas y hojas. Estos tipos
de combustible tienen menos contenido energético que la madera. Por lo tanto, cocinar con desechos y
residuos consume entre 20 y 35 % más combustible que cocinar con madera, y aumenta las emisiones
como consecuencia. Además, el contenido energético del combustible final se ve muy afectado por el
material, el tamaño de los residuos y su porcentaje de humedad. Por lo tanto, su uso se recomienda
solo cuando hay escasez de madera.
2) Hierba
De manera similar a los residuos, la hierba seca puede representar una solución alternativa en
campamentos donde hay escasez de árboles pero están situados en una pradera. Las cocinas se pueden
adaptar fácilmente para quemar hierba. Por ejemplo, las cocinas de arcilla o metal, como se ha visto
26
Cocinado
antes, pueden adaptarse fácilmente con un cilindro exterior para proporcionar apoyo, estabilidad,
retención de calor y ventilación, y un cilindro interior extraíble con perforaciones para contener la carga
de combustible de hierba. Un anillo metálico colocado encima de este cilindro interior permite dirigir el
calor al centro de la cazuela.
Figura 23: utilización de combustible de hierba.
Es importante recordar que la hierba es un combustible menos eficiente comparado con la leña, con
alrededor de un 20 % menos de contenido energético por unidad de peso. Además, su combustión
produce más humo y se caracteriza por un tiempo de combustión más corto. Por lo tanto, la hierba
generalmente se considera un combustible de cocinado inapropiado a menos que el campamento haya
agotado completamente la madera.
3) Turba
La turba es un sustitutivo de la madera que puede reducir el consumo de combustible gracias a su
mayor contenido energético (entre un 10 % y 25 % más que la madera). Es una acumulación de materia
orgánica creada por la descomposición incompleta de vegetación de los pantanos caracterizada por
condiciones particulares de exceso de humedad y escasez de oxígeno. Las fuentes de turba son por lo
general pantanos, ciénagas y pocosines (pantanales). El uso de turba revela algunas ventajas en cuanto
a una reducción de uso de combustible, pero tiene que ser secada antes de usarla. Puede ser difícil de
prender y a menudo es humeante. Por lo tanto debe usarse preferiblemente para cocinar en el
exterior, en cocinas bien ventiladas. Finalmente, se debe prestar gran atención al impacto potencial y a
la sostenibilidad de programas de corte en los pantanos.
27
Figura 24: ejemplo de una mina de turba.
4) Carbón vegetal
El carbón vegetal es el producto directo de la pirolisis de la madera, que es un tipo de combustión de
madera sin oxígeno. Las principales ventajas de usar carbón vegetal son su alto contenido energético
(el doble que la leña) y la eficiencia generalmente mayor de las cocinas de carbón vegetal con respecto
a las tradicionales de madera. Por lo tanto, el uso de carbón vegetal permite reducir el uso de
combustible durante la fase de cocinado. Por otra parte, producir carbón vegetal consume madera y el
balance energético a lo largo de toda la cadena de producción a menudo causa un mayor consumo de
madera. De hecho, la manera en que se produce el carbón vegetal está profundamente afectada por la
eficiencia del proceso. Si no se produce en hornos mejorados, la producción de carbón vegetal es muy
baja; por lo tanto, en este caso, el consumo de madera primaria convertida en carbón vegetal es mucho
mayor que el de la madera usada directamente en las cocinas. Por consiguiente, si un campamento
tiene escasez de madera, el carbón vegetal puede ser una solución solo si se produce en sistemas
mejorados, y en lugares donde la alternativa tradicional principal o única es la cocina de fuego de tres
piedras. Incluso si las cocinas usadas en el campamento o los asentamientos son mejoradas, los
beneficios alcanzables mediante la conversión de madera en carbón vegetal y su uso no son tan
evidentes, ni siquiera favorables. Los detalles relativos a la producción de carbón vegetal pueden
encontrarse en la ficha técnica específica. Así pues, su producción en hornos mejorados (ver las fichas
técnicas) es conveniente y apropiada donde la gente ya está acostumbrada a producirlo de forma
tradicional.
5) Briquetas de combustible
Son esencialmente bloques de combustible consistentes en desperdicios verdes, serrín o residuos
sueltos comprimidos mediante compactación, carbonizado externo o completo. Normalmente se
compran y se venden luego en el campamento. Los detalles relativos a la producción de briquetas se
pueden encontrar en las fichas técnicas específicas.
28
3 Tecnologías de conservación de alimentos
Alimentar a una población mundial creciente es uno de los problemas más urgentes a los que se enfrenta la
humanidad. A este respecto, la conservación de alimentos desempeña un papel crucial para abordar el
hambre en el mundo. En la actualidad, más de un tercio de los alimentos producidos globalmente se
pierden por derroche o deterioro. En particular, la gente que vive en países en vías de desarrollo —donde
los riesgos de inseguridad alimentaria son mayores— se enfrenta al impacto más negativo de esta pérdida,
además de, en muchos casos, a los mayores obstáculos para superar el desafío.
Muchos estudios recientes muestran que ya existen posiblemente suficientes alimentos producidos en el
mundo para alimentar a una población creciente, si pudiéramos almacenarlos y guardarlos en lugar de
dejar que se estropearan. Las pérdidas se producen a lo largo de la cadena de abastecimiento de alimentos
actual, pero es probable que las consecuencias se sientan más intensamente en aquellas regiones más
desesperadas por la falta de alimentos.
En países con ingresos medios y altos, los niveles más altos de desperdicio se producen en la fase de
consumo, cuando los consumidores desechan alimentos que aún son aptos para el consumo humano. Los
países industrializados desperdician más alimentos per cápita que los países en vías de desarrollo. Pero en
países de ingresos bajos los alimentos se echan a perder mucho antes de que lleguen a los consumidores,
principalmente debido a limitaciones financieras, técnicas o de otro tipo. Las técnicas de recolección,
almacenamiento, las instalaciones de refrigeración, la infraestructura de la cadena de abastecimiento y el
envasado pueden ser deficientes, todas ellas, en países con ingresos bajos, y la escasez contribuye a las
pérdidas de alimentos.
En los campamentos de refugiados, la situación es aún peor cuando la comida no es suficiente para
alimentar debidamente a la gente y la desnutrición hace a los refugiados frágiles y más propensos a una
gran variedad de enfermedades y dolencias. Por esta razón, los refugiados dependen con frecuencia
totalmente de la ayuda humanitaria. En esta condición crítica, el proceso de conservación puede
proporcionar una solución para desactivar directamente las bacterias, levaduras, mohos o enzimas, y para
evitar la contaminación de los alimentos antes o después del proceso de cocinado.
De hecho, puesto que la humedad natural en muchos alimentos puede convertirse en caldo de cultivo de
organismos como bacterias y hongos nocivos, la conservación de los alimentos puede considerarse como
un proceso fundamental para garantizar la salud de la gente. En este sentido, la conservación empieza
cuando los alimentos recolectados son separados del medio de crecimiento inmediato (planta, suelo o
agua) o la carne es separada del animal después de la matanza, o la leche de la secreción normal de las
glándulas mamarias, para evitar su deterioro.
Una de las formas de conservación de alimentos es el secado, que elimina la humedad natural de los
alimentos, añade un conservante que impide que los organismos como las bacterias vivan en los alimentos,
y sella la comida en un recipiente herméticamente cerrado.
Entre los métodos tradicionales de conservación están el secado (secado al sol), salado, ahumado,
fermentación y pasteurización. Los métodos modernos incluyen las conservas y la refrigeración. Los
avances en los materiales de envasado también han desempeñado un importante papel en la conservación
moderna de alimentos. Con el avance de la tecnología, algunas de las soluciones podrían ser tan simples y
baratas como el desarrollo de la refrigeración solar (mediante la sorción accionada por calor o por
29
compresión mecánica de vapor) o el secado solar por aire para permitir el almacenamiento y para mejorar
la durabilidad del producto.
Es importante señalar que la falta de variedad de frutas y verduras hace que muchos refugiados sufran
carencias de vitaminas y minerales esenciales, y esto puede causar una variedad de enfermedades. Por lo
tanto, es esencial una conservación correcta de los alimentos que pueda mantener intactas las propiedades
de los mismos. Por ejemplo, las carencias crónicas de vitamina A pueden conducir a la xeroftalmia y a la
ceguera en la infancia, mientras que una carencia de hierro puede conducir a la anemia, una carencia de
vitamina C conduce al escorbuto, una carencia de niacina causa pelagra y una carencia de tiamina, el
beriberi.
La siguiente tabla muestra las técnicas de conservación más pertinentes de algunas categorías de
alimentos.
Tabla 1: técnicas de conservación más pertinentes de algunas categorías prevalentes de alimentos.
Comida seca
Secado (al sol y
solar)
Salazón/curado
Ahumado
Conserva
casera
Refrigeración
Envasado
Verduras frescas
X
Fruta fresca
X
Pescado
X
Carne
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
3.1 Refrigeración y congelación
Los procesos de refrigeración y congelación consisten en la eliminación de calor de los alimentos que se
quiere conservar para mantener una cierta temperatura de almacenamiento, que es generalmente entre 0
°C y 10 °C para la refrigeración y por debajo de -10 °C para la congelación
El proceso de refrigeración conserva los alimentos al ralentizar el crecimiento y la reproducción de
microorganismos y la acción de las enzimas que causa la putrefacción de los alimentos.
La congelación cambia el estado físico de una sustancia al convertir el agua en hielo cuando se quita la
energía mediante el enfriamiento hasta la congelación para extender considerablemente la duración de los
alimentos. El proceso de congelación de alimentos frescos debería ser lo más rápido posible para no
cambiar las propiedades de los alimentos. Por lo general, la refrigeración y la congelación necesitan los
siguientes componentes principales:
• caja térmica aislada
• tecnología de eliminación de calor (pasiva o activa)
• sistema de control para mantener la temperatura dentro de los umbrales deseados
La transferencia de calor es impulsada tradicionalmente por trabajo mecánico, calor, magnetismo,
electricidad u otros medios, y se pueden identificar cinco categorías principales de tecnologías disponibles:
•
Compresión mecánica / de vapor: está basada en el principio de que el calor es absorbido por un
fluido (refrigerante) que cambia de líquido a gas, bajando la temperatura de los objetos a su
30
Conservación de alimentos
•
•
•
•
alrededor. Un compresor controlado por un termostato ejerce presión en un refrigerante
vaporizado, forzándolo a pasar a través de un condensador, donde pierde calor y se licúa.
Sorción accionada por calor: esta incluye tecnologías como la absorción y la adsorción, que son
sistemas impulsados térmicamente en los que el ciclo del compresor mecánico convencional es
reemplazado por un “compresor térmico” y un absorbente/adsorbente.
Refrigeración termoeléctrica: esta usa el efecto Peltier para crear un flujo de calor entre la juntura
de dos tipos de materiales diferentes.
Refrigeración Stirling: esta usa un sistema de transferencia de calor que tiene dos partes móviles,
un pistón y un desplazador, y puede usar helio u otros gases no refrigerantes como fluido activo. El
pistón es típicamente impulsado por un campo magnético oscilante o por un motor que es la
fuente de energía necesaria para impulsar el ciclo de refrigeración.
Refrigeración pasiva: esta incluye contenedores enfriados usando hielo, refrigeración subterránea y
enfriadores por evaporación.
Otras tecnologías emergentes, como la refrigeración magnética o la refrigeración termoacústica, son
demasiado caras y técnicamente complejas para el contexto de aplicación analizado, y por ello no se
incluyen en esta descripción.
El producto final se define habitualmente como un refrigerador o un congelador en caso de tecnologías
activas, o un contenedor o espacio en caso de tecnologías pasivas.
Las tecnologías mencionadas anteriormente tienen diferentes tamaños y capacidades, que pueden variar
desde unos cuantos litros a varios metros cúbicos de volumen enfriado y suponen diferentes costes
iniciales y de mantenimiento. Así pues, se debería llevar a cabo una evaluación en profundidad para cada
contexto y tipo de alimento para determinar sus niveles de aplicabilidad. La valoración final para
seleccionar y medir la tecnología de refrigeración o congelación apropiada debe basarse en la temperatura
y humedad de la conservación de los alimentos, los niveles relativos de temperatura y humedad relativa
medioambiental y el tipo de fuente de energía disponible.
Todos los alimentos se pueden conservar por refrigeración y congelación, pero hay que tener en cuenta los
siguientes aspectos sobre la conservación:

Congelar alimentos con un alto contenido de agua o grasas puede modificar significativamente sus
propiedades, sobre todo, si se hace lentamente.
 Los alimentos frescos se pueden considerar seguros durante un período ilimitado de tiempo solo si
se almacenan a −18 °C o menos.
 La cadena de frío tiene que garantizarse sin exceder la temperatura máxima permitida (definida
para cada tipo de alimento) con el fin de asegurar una correcta conservación de los alimentos.
 Volver a congelar alimentos previamente descongelados está prohibido sin tratamientos
intermedios adecuados (p. ej.: cocinado).
Los siguientes gráficos muestran el índice de crecimiento de las bacterias en función de la temperatura de
almacenamiento y el número de días de almacenamiento en función de la temperatura.
31
Figura 25: índice de crecimiento de los patógenos humanos en función de la temperatura
de almacenamiento (izquierda) y número de días de almacenamiento en función
de la temperatura para algunas categorías de alimentos (derecha).
Efectos en los alimentos
En general, la refrigeración no tiene efecto en el sabor o la textura de un alimento. Entre los factores que
influyen en el contenido nutricional de los alimentos refrigerados están la temperatura de
almacenamiento, la duración del almacenamiento, la humedad y la luz. Las verduras frescas se deben
almacenar en un cajón para verduras o en bolsas selladas a prueba de humedad. La combinación de
temperatura fría y humedad apropiada ha demostrado retrasar el marchitamiento, que está
constantemente asociado a la pérdida de contenido en vitaminas. Las frutas frescas no son estables
durante largos períodos de tiempo en el refrigerador y se deterioran rápidamente. En el caso de la leche,
puede haber pérdida de vitaminas durante el almacenamiento refrigerado, principalmente por su
exposición a la luz y al oxígeno.
La congelación no tiene efecto en el sabor o la textura de la mayoría de las carnes, tiene efectos mínimos
en las verduras, pero cambia completamente el estado de las frutas, que se reblandecen. Las fluctuaciones
en la temperatura de congelación pueden ser responsables de una pérdida significativa de vitaminas en la
carne y de pérdidas menores en las verduras; en general, estos alimentos se deben sellar con una cantidad
mínima de aire alrededor y colocar en envoltorios a prueba de humedad y vapor.
3.1.1 Refrigeración / congelación por compresión de vapor
La compresión mecánica o el ciclo de
compresión de vapor es el sistema más
común y generalizado para refrigeradores
y congeladores. En este ciclo, un gas
refrigerante se comprime mecánicamente
y se envía a un condensador, que, por
exposición a aire o agua a temperatura
ambiente, enfría el vapor, licuándolo y
transfiriendo calor al entorno externo.
Cuando el líquido refrigerante sale del
condensador, se le obliga a pasar por una
válvula de expansión, bajando su presión y
sacando calor del volumen aislado
térmicamente mediante el evaporador
interno. Un compresor alimentado por
electricidad suele proporcionar el trabajo
Figura 26: ciclo de vapor termodinámico.
32
Conservación de alimentos
mecánico requerido para hacer funcionar el ciclo, pero en algunos casos podría haber un acoplamiento
directo del compresor con un motor u otra fuente de trabajo mecánico (sistemas de acoplamiento directo).
En general los refrigeradores y congeladores por compresión de vapor con compresores eléctricos son muy
fiables, porque las piezas móviles y los fluidos están sellados, con posibilidad limitada de escape o
contaminación. Por lo tanto, si existe un suministro eléctrico fiable, la opción más económica es instalar
una unidad estándar impulsada por compresor. No obstante, estos sistemas pueden diseñarse fácilmente
para que aguanten un suministro de energía discontinuo, integrando así un almacenaje térmico (hielo o
material de fase cambiante) para mantener una temperatura interna establecida incluso sin el trabajo de
un compresor, o una batería, para asegurar el funcionamiento correcto del compresor sin suministro de
energía. Uno de los sistemas sin conexión a la red son los refrigeradores y congeladores solares por
compresión de vapor, alimentados directamente por paneles fotovoltaicos; en este caso, el suministro de
energía puede ser en corriente continua (CC) de los paneles fotovoltaicos (PV) al compresor, aumentando
así la eficiencia del sistema.
3.1.2 Sorción accionada por calor
La refrigeración por sorción no requiere compresores y el efecto de enfriado se obtiene por medio de un
ciclo impulsado por calor que puede funcionar con fuentes de calor a temperaturas relativamente bajas
(55-120°C), usando refrigerantes naturales. Según el diseño, pueden contener pocas partes móviles o
ninguna y son sencillos de fabricar; además, el circuito de refrigeración generalmente usa gases con un
menor “Potencial“ de GEI (gases de efecto invernadero). Comparados con los sistemas de compresión
mecánica de vapor, los de sorción tienen menor eficiencia pero pueden alimentarse con calor residual,
energía térmica solar o combustibles tradicionales, son más sencillos de controlar y no producen vibración
o ruido. Actualmente existen dos procesos principales de producción de frío basados en la sorción: la
técnica de absorción y la de adsorción.
Absorción
La refrigeración por absorción se ha
adoptado
sobre todo
en
la
refrigeración solar. Para la misma
capacidad, las dimensiones físicas de
una máquina de absorción son
menores que las de las máquinas de
adsorción debido a un mayor
coeficiente de transferencia de calor
del absorbente. En el ciclo de
absorción, se hace circular una
solución de líquido refrigerante (p. ej.:
bromuro
de
litio/agua,
agua/amoníaco) entre el regenerador
(o simplemente generador), el
condensador, el evaporador y el
Figura 27: ciclo de absorción.
absorbente. En la regeneración se
calienta el líquido saturado de refrigerante, haciendo que el refrigerante pase a estado gaseoso; el gas
refrigerante se condensa entonces mediante un intercambiador de calor en el condensador y se envía al
evaporador. Aquí el líquido refrigerante se evapora en un entorno de baja presión parcial, extrayendo así
calor de la caja aislada del refrigerador. Debido a la baja presión, la temperatura necesaria para la
evaporación también es baja (generalmente de 75 °C a 120 °C). El refrigerante gaseoso es absorbido por la
33
solución líquida concentrada en el absorbente, reduciendo su presión parcial en el evaporador y
permitiendo que se evapore más refrigerante.
Adsorción
El ciclo de adsorción es similar al ciclo de absorción, pero el sorbente es un sólido, y se puede considerar la
adsorción física o química. Como no hay circulación del adsorbente sólido, varios ciclos de adsorción son
intermitentes y actúan con dos componentes (un adsorbente/desorbente y un condensador/evaporador), y
este proceso continuo requiere simultáneamente cuatro componentes que actúan alternativamente.
En comparación con los sistemas de absorción liquida, los de adsorción pueden operar con temperaturas
más bajas (50-100 °C) y acoplarse así más fácilmente a fuentes de baja temperatura, como son los
colectores térmicos solares, pero requieren un tamaño mayor y, por lo tanto, raramente se utilizan en
refrigeradores de pequeño tamaño.
3.1.3 Refrigeración termoeléctrica
Un componente termoeléctrico es un aparato
basado en un semiconductor, que puede
transferir calor usando el efecto Peltier; al
aplicar una fuente de energía de corriente
continua de bajo voltaje al módulo, el calor
pasará a través del módulo de un lado al otro.
Por lo tanto, una cara del módulo se enfriará
mientras la otra cara se calentará al mismo
tiempo. Es importante destacar que este
fenómeno se puede revertir, por lo que un
cambio en la polaridad (+ and -) del voltaje de
corriente continua aplicado hará que el calor
pase en sentido contrario.
Figura 28: esquema de planta de refrigeración termoeléctrica.
Por consiguiente, se puede usar un módulo
termoeléctrico tanto para calentar como para
enfriar, lo cual lo hace muy conveniente para aplicaciones de control preciso de la temperatura. Puesto que
el enfriamiento termoeléctrico es una forma de refrigeración de estado sólido, tiene las ventajas de ser
compacto y duradero: un enfriador termoeléctrico no usa partes móviles (excepto algunos ventiladores) y
no emplea fluidos, y esto permite producir aparatos fiables de pequeño tamaño. Desgraciadamente el
diferencial de temperatura que se puede alcanzar entre un lado del módulo termoeléctrico y el otro lado es
limitado, y la máxima temperatura de enfriado se restringe así a 30 °C por debajo de la temperatura del
aire en el exterior, y la eficiencia de enfriamiento es característicamente menor que la de los refrigeradores
de compresión de vapor o impulsados por calor.
3.1.4 Refrigeración Stirling
Los refrigeradores Stirling emplean un ciclo de gas que usa refrigerantes naturales como el helio y el
nitrógeno, y tienen una eficiencia teórica casi igual a la eficiencia Carnot, que puede considerarse un límite
teórico inalcanzable en la práctica. El ciclo comienza con la compresión de un gas a temperatura ambiente
por medio de un pistón, usando así energía mecánica (motor eléctrico u otras fuentes externas). El gas, con
una presión aumentada, pasa a través de un intercambiador de calor caliente que disipa el calor a
temperatura ambiente y luego a un regenerador que enfría el gas casi a la temperatura de refrigeración;
34
Conservación de alimentos
finalmente el gas pasa a través de un
intercambiador de calor frío y una
cámara de expansión donde se expande
para hacerse aún más frío, congelando
consecuentemente el espacio a su
alrededor.
En cuanto a aplicaciones prácticas, solo
existen los sistemas de refrigeración
criogénicos y los congeladores de baja
temperatura, ya que el uso del ciclo
Figura 29: principio operativo Stirling.
Stirling solo es práctico con diferencias
de temperatura altas entre el aire ambiental y la caja enfriada.
En la actualidad sólo hay disponibles en el mercado unidades de poca capacidad. En su actual estado de
desarrollo, los refrigeradores Stirling no pueden competir en precio y eficiencia con los sistemas de
compresión de vapor.
3.1.5 Refrigeración pasiva
En aplicaciones donde se permiten temperaturas de conservación entre 10-20 °C, se pueden tener en
cuenta los métodos pasivos; estos métodos no requieren ningún tipo de energía o equipamiento técnico
para reducir la temperatura dentro del volumen enfriado, y se pueden dividir fundamentalmente en las
siguientes categorías.
Refrigeradores por evaporación
Consisten en métodos tradicionales como el uso de tinajas
porosas o envolturas de saco mojadas, donde el calor latente
del líquido, normalmente agua, es atraído a la atmosfera por
medio de la evaporación natural causada por las altas
temperaturas del aire. Este método es efectivo para climas
secos. Además, los parámetros como la permeabilidad del
material, el flujo de aire y el área disponible para la
Figura 30: refrigeración por evaporación.
evaporación afectan a la velocidad de evaporación y, por
tanto, a la eficiencia del sistema.
Sin embargo, algunas opciones, como el aumento del área, hacen necesario usar más material para cada
artefacto, lo que aumenta obviamente el precio medio de este sistema. Además, el artefacto requerirá más
agua mientras esté en funcionamiento, así que puede no ser adecuado para muchas partes del mundo. Por
estas razones, se han de examinar en detalle los principales parámetros que afectan a la evaporación.
Los aparatos de almacenamiento domésticos se han diseñado siguiendo estas pautas, especialmente con el
uso de bases de carbón vegetal o dispositivos de goteo con agua, como el sistema de olla zeer.
Silos
Un silo es un almacén subterráneo con la capacidad de
mantener los alimentos hasta 30 grados más fríos que la
temperatura ambiente estival. Por lo general, un silo debe
mantener una temperatura similar a la temperatura del
suelo (aproximadamente entre 8 °C y 18 °C); también
supone una ventaja durante el invierno, ya que mantener
los alimentos por encima de la temperatura de congelación
ralentiza el deterioro y la putrefacción.
Figura 31: silo.
35
En los silos, se deben mantener bajo control tres parámetros fundamentales: temperatura, humedad y
ventilación. La temperatura del silo se regula básicamente con la temperatura media del suelo, mientras
que el nivel de humedad requiere cambios según el tipo de alimento, pero es normalmente alto para
verduras. La ventilación se usa para ayudar a controlar la temperatura y la humedad. Es importante poner
al menos dos ventiladores: un respiradero de entrada situado por lo general a un nivel más bajo, y otro
respiradero de salida situado a un nivel más alto. Esto crea una especie de sifón para el intercambio de aire.
La entrada y salida de aire se podrían establecer durante la instalación de simples válvulas. La ventilación es
importante no solo para controlar la temperatura y la humedad, sino también para eliminar los gases
provenientes de los productos almacenados.
Este tipo de técnica de refrigeración se puede mejorar llenando el espacio de almacenamiento con
paquetes de hielo, producidos con materiales no tóxicos, ya que permiten reducir aún más la temperatura.
Otra cuestión importante es evitar las filtraciones de agua de lluvia o subterránea en el silo utilizando
materiales impermeables y soluciones de drenaje.
Algunos estudios han mostrado que este método de conservación es adecuado para
verduras y para algunos tipos de fruta.
Figura 32: paquete de hielo.
Nevera
Una nevera es un recipiente con aislamiento, capaz de contener hielo y, por lo tanto,
mantener los alimentos frescos. El nivel técnico es rudimentario: se puede usar hielo
seco o recipientes de hielo, o incluso bloques de hielo. En cualquier caso, se debe
reponer el hielo periódicamente, por ejemplo, usando una máquina centralizada de
hacer hielo que funcione con energía y que esté situada en el pueblo.
Estas cajas pueden hacerse de poliestireno, caucho o también con materiales
locales. Si se usan bloques de hielo, debe instalarse un sistema para drenar el agua.
3.2 Secado
La conservación de alimentos mediante secado tiene una larga tradición y es uno de los métodos más
comunes usados por las personas y por la industria del procesado de alimentos. La deshidratación de
alimentos frescos es uno de los logros más importantes de la historia de la humanidad, y gracias a ella los
humanos son menos dependientes del suministro diario de alimentos, incluso en condiciones
medioambientales adversas. Aunque en tiempos pasados el secado dependía completamente del sol,
actualmente se usan muchos tipos de aparatos y métodos sofisticados para deshidratar alimentos. El
secado reduce la actividad del agua y permite conservar los alimentos, al evitar el crecimiento microbiano y
las reacciones químicas que los deterioran.
Los procesos de secado se pueden clasificar ampliamente según el método de eliminación de agua
aplicado, como el secado térmico y la deshidratación osmótica. En el secado térmico, se usa un medio
gaseoso o de vacío para eliminar el agua del material, mientras que en la deshidratación osmótica se aplica
un solvente o solución para eliminar el agua.
Puesto que cada método difiere considerablemente en el tamaño de la tecnología, la capacidad, el
funcionamiento, la velocidad, el mantenimiento y el coste inicial, se debe realizar una evaluación detallada
de la aplicabilidad para cada contexto y alimento que se quiere conservar. La valoración final para
seleccionar una tecnología de secado debe tener en cuenta el contenido inicial de humedad del producto
fresco, la distribución del tamaño de partículas, las características de secado del producto, la temperatura
máxima permitida para el producto, las isotermas de la humedad y los datos físicos del material.
Como el secado tiende a deteriorar la calidad de los productos alimenticios, las variedades de alimentos
más adecuadas para su conservación mediante procesos de secado son los cereales y las legumbres, ya que
sus propiedades apenas cambian después del proceso de secado. Sin embargo, artículos alimenticios como
las verduras, la fruta y el pescado son más susceptibles a cambios en propiedades químicas y físicas. Los
36
Conservación de alimentos
cambios en la calidad están relacionados con el tiempo y la temperatura: las técnicas que usan altas
temperaturas durante el proceso de secado introducen por lo general transformaciones irreversibles, como
la desnaturalización de las proteínas (insolubles), aroma y color modificados, y pérdida de firmeza y forma.
Cabe destacar que la frescura óptima desempeña un importante papel a la hora de determinar la calidad y
estabilidad de los alimentos secados. Cuanto más fresca sea la materia prima, más estable y mejor será la
calidad del producto. Además, tras el proceso de secado los alimentos deben almacenarse adecuadamente
en lugares frescos durante un período de tiempo, que depende de la temperatura de conservación y del
producto seco específico, hasta su consumo.
El principal problema durante la utilización y almacenamiento es la adsorción de humedad por la superficie
del producto en contacto con la atmósfera circundante. Es por esto que el material de envasado es muy
importante para la estabilidad del almacenamiento. El envasado más común se hace al vacío o
atmosféricamente.
Es importante advertir que, aunque los alimentos secos se ponen a remojo en agua antes de cocinarlos o
consumirlos, la rehidratación no conducirá a la recuperación del producto inicial, sino a un producto
diferente.
Efectos en los alimentos
La vitamina C (ácido ascórbico) es un nutriente importante y se toma a menudo como indicador de la
calidad nutritiva de los procesos. En general, la retención de vitamina C después del secado es más baja,
aunque se puede hablar de contenidos bastante elevados para productos secos debido a la evaporación de
agua y el efecto de concentración. Por regla general, a mayor período de secado (bajas temperaturas, alta
humedad relativa, productos gruesos), menor es la retención de ácido ascórbico.
3.2.1 Secado térmico
El secado térmico es un proceso en el que el agua es eliminada por calor para detener o ralentizar el
crecimiento de microorganismos de deterioro, además de la existencia de reacciones químicas. Así, los
alimentos secos pueden ser almacenados y conservados durante más tiempo.
El secado térmico es un proceso dual de:
 transferencia de calor de la fuente de calentamiento hasta el producto fresco;
 transferencia masiva de humedad desde el interior del producto fresco a su superficie y desde su
superficie hasta el aire circundante.
El secado térmico consiste en proporcionar al producto más calor del que hay disponible en condiciones
ambientales, aumentando suficientemente la presión de vapor de la humedad contenida dentro del
alimento que se desea preservar, aumentando así la migración de humedad desde dentro del alimento y
reduciendo significativamente la humedad relativa del aire de secado, incrementando de este modo su
capacidad de transportar humedad y asegurando un equilibrio lo suficientemente bajo en contenido de
humedad.
Los procesos de secado térmico se pueden clasificar, según el tipo de fluido de transferencia de calor y el
modo en que fluye, de la forma siguiente:
 secado por aire
 secado en un entorno de poco aire
 secado en atmósfera modificada
3.2.1.1 Secado por aire
En el secado por aire, la atmósfera se usa como el medio de secado. El secado de aire caliente se puede
obtener mediante diversos métodos, divididos principalmente en dos tipos: pasivos o activos. Mientras que
en los sistemas pasivos, las fuentes de energía renovable, como la energía solar, se usan para calentar la
37
temperatura del aire e incrementar la transferencia de calor de convección, en el método activo no se usan
fuentes renovables, como los calentadores eléctricos o de gas de combustión, para secar los alimentos.
Las principales tecnologías de secado de aire se pueden clasificar de la siguiente manera:
Secado al sol y secado solar: en el secado al sol y en el secado solar se usa la energía del sol, ya sea como
fuente única de calor necesario o como fuente suplementaria. Sin embargo, mientras que en el secado al
sol los alimentos son expuestos directamente al sol colocándolos en tierra o dejándolos colgados, el secado
solar hace posible acelerar el proceso de secado mediante el uso de tecnologías capaces de aumentar la
transferencia de calor entre el aire y los productos que se quieren conservar (ver fichas técnicas).
Figura 33: secador solar.
Secado por convección de aire: como en el secado solar, el proceso tiene lugar en una cámara cerrada
calentada. Sin embargo, puesto que en el secado por convección de aire se usa electricidad o gas
combustible para calentar el aire, los factores principales que afectan a la velocidad de secado pueden
controlarse, como la temperatura y velocidad del aire. Se permite que el medio secador, el aire caliente, a
una temperatura entre 60 °C y 90 °C, pase sobre el producto, que ha sido situado en bandejas abiertas.
38
Conservación de alimentos
Figura 34: secador por convección de aire.
Secado fluidizado: esta técnica, usada generalmente para secar alimentos granulares, consiste en el
movimiento de partículas materiales en una corriente de gas que fluye hacia arriba, normalmente aire
caliente a una temperatura de entre 70 °C y 100 °C. La fluidización moviliza las partículas sólidas, creando
así turbulencias en las superficies sólidas, lo que aumenta la velocidad de secado. Las ventajas principales
del secado con base fluidizada son temperaturas uniformes y altas velocidades de secado y, así, menor
daño térmico. También se usa una cámara giratoria con la base fluidizada, aumentando así la fuerza
centrífuga para aumentar aún más la velocidad de secado y mezclado.
Figura 35: secador fluidizado.
39
Secado de tambor: esta técnica elimina agua de un lodo, pasta o fluido colocados sobre la superficie de un
tambor caliente. Un secador de tambor consiste en uno o dos cilindros huecos de hierro fundido de alta
calidad o acero inoxidable montados horizontalmente sobre un soporte. El secado de tambor funciona a
temperaturas entre 90 °C y 130 °C, y hay que comprobar que el producto a secar se adhiere bien a la
superficie de secado. La principal ventaja del secado de tambor es la capacidad de secar alimentos viscosos
que no se pueden secar fácilmente con otros métodos.
Figura
36: secador de tambor.
Efectos en los alimentos
Los productos secados con secado por aire experimentan muchos cambios en sus propiedades físicas,
químicas y nutricionales. En general, el producto final se caracteriza por baja porosidad y alta densidad
aparente. Además, se producen cambios de color significativos durante el proceso de secado por aire y, muy
frecuentemente, el producto secado tiene una baja capacidad de sorción.
3.2.1.2 Secado por entorno de aire reducido
En el secado por entorno de aire reducido, el aire se usa parcialmente para eliminar el agua de los
productos frescos. El proceso de secado a baja temperatura es muy suave y produce una excelente calidad
mientras mantiene altos índices de germinación. Como normalmente se usan velocidades de aire muy bajas
y se alcanzan temperaturas relativamente bajas, el requerimiento de energía específica es menor que en
las tecnologías de secado por aire.
Las principales tecnologías son:
Secado al vacío: el secado de alimentos al vacío consiste en someter el alimento a baja presión y a una
fuente de calor. El vacío permite que el agua se vaporice a una temperatura más baja que en condiciones
atmosféricas y, así, los alimentos pueden secarse sin exponerlos a altas temperaturas. Además, el bajo nivel
de oxígeno en la atmosfera reduce las reacciones de oxidación durante el secado. En general, el color, la
textura y el sabor de los productos secados al vacío son mejores que los de los productos secados por aire.
En algunos casos, el producto es comparable en calidad a los alimentos liofilizados.
Secado con bomba de calor: los secadores que incorporan ciclos de deshumidificación se llaman bombas
de calor de secado. El secado con bomba de calor proporciona un entorno de secado controlable
(temperatura y humedad) para una mejor calidad de los productos con un consumo menor de energía. El
rango de temperatura usado para la conservación de alimentos está entre 10 °C y 65 °C. Los secadores de
40
Conservación de alimentos
bomba de calor funcionan según el principio de refrigeración que enfría una corriente de aire y condensa el
agua contenida en ella. Esto seca el aire y recupera el calor latente de la evaporación mediante la
eliminación del vapor de agua, lo cual permite la recirculación del aire. El aire seco calentado se suministra
continuamente al producto para atrapar la humedad.
Ahumado: la conservación de alimentos por medio de humo es posible porque algunos de los compuestos
formados durante el ahumado tienen un efecto conservador (bactericida y antioxidante) debido a la
presencia de una cantidad de compuestos. Es por esto que algunos alimentos muy salados y ahumados
pueden conservarse sin refrigeración durante semanas o meses.
Efectos en los alimentos
El secado en un entorno con poco aire mejora tanto la durabilidad del alimento como la calidad del producto.
Los materiales secados se caracterizan por tener una mayor porosidad y menor deterioro del color y aroma
volátil que los alimentos secados con aire.
3.2.1.3 Secado por atmósfera modificada
Este es un nuevo concepto de secado de alimentos mediante secadores de bomba de calor, que usa
atmósferas modificadas como nitrógeno y dióxido de carbono para una mejor calidad y conservación de los
componentes de los alimentos propensos a la oxidación. Las tecnologías para crear el secado en atmosfera
modificada se están desarrollando en la actualidad.
3.2.2 Deshidratación osmótica
La deshidratación osmótica es el proceso de eliminación de agua por inmersión de un sólido celular que
contiene agua en una solución acuosa concentrada, generalmente lograda con sal. La fuerza impulsora para
la eliminación del agua es el gradiente de concentración entre la solución y el fluido intracelular. De este
modo, el transporte de masa en la deshidratación osmótica es una combinación de procesos simultáneos
de transferencia de agua y solutos. Normalmente, el proceso osmótico no produce un producto de bajo
contenido en humedad que se pueda considerar estable para el almacenamiento. Por consiguiente, el
producto tratado deberá procesarse más (generalmente con el método de secado de aire o congelación)
para obtener un producto de larga conservación (o no perecedero), o el proceso de deshidratación podría
usarse como tratamiento previo para conservas enlatadas, congelados y procesados mínimos. Sin embargo,
el producto obtenido por el proceso osmótico es más estable que las frutas y verduras sin tratar durante el
almacenamiento debido a una menor actividad del agua por ganancia de soluto y pérdida de agua. A una
baja actividad del agua, las reacciones químicas que causan el deterioro, y el crecimiento y la producción de
toxinas de los microorganismos de los alimentos, son bajos.
La deshidratación osmótica es un proceso menos intensivo energéticamente que el secado térmico, porque
puede realizarse a temperatura ambiente. Además, puesto que se usan altos niveles de energía para
congelar, debido a la gran cantidad de agua que contienen los alimentos frescos, se podría ahorrar una
proporción significativa de esta energía si se concentran los materiales antes de congelarse. Una reducción
en el contenido de humedad de los alimentos puede reducir la carga de refrigeración durante la
congelación.
Sin embargo, se deben superar una serie de problemas tecnológicos para que el proceso de deshidratación
osmótica pueda aplicarse en los alimentos, como el aumento en la salinidad (o en el dulzor) o la reducción
de la acidez del producto, que en muchos casos puede no ser deseable.
Efectos en los alimentos
La deshidratación osmótica minimiza los efectos en el color y el sabor y mejora la retención de nutrientes
durante los siguientes pasos de conservación. Sin embargo, la deshidratación osmótica afecta
considerablemente a la densidad y porosidad aparentes.
41
3.3 Conservación con sustancias químicas y microbios
Los conservantes químicos y microbianos de alimentos son sustancias naturales que, bajo ciertas
condiciones, retrasan el crecimiento de microorganismos sin destruirlos necesariamente o impiden el
deterioro de la calidad durante la elaboración y distribución. La forma más antigua de tecnología de
conservación metabólica es la fermentación, que está fuertemente vinculada a la cultura y la tradición,
especialmente en hogares y comunidades rurales. Consiste en un proceso en el que un organismo convierte
un hidrato de carbono, como un almidón o un azúcar, en un alcohol o ácido.
Además, los productos fermentados, como el vinagre, también pueden usarse para aumentar la durabilidad
de otros productos sumergidos en ellos.
También se pueden añadir algunas sustancias químicas (compuestos extraños) para impedir el crecimiento
de microorganismos. Algunos de los compuestos más usados son componentes alimentarios naturales,
como el ácido ascórbico y los nitratos o los nitritos. La adición de cualquier sustancia natural se llama
normalmente curado.
3.3.1 Fermentación
La fermentación puede servir para prolongar la durabilidad de los alimentos, y a menudo se puede llevar a
cabo con equipamiento básico relativamente barato. Así que es un método muy adecuado para países en
vías de desarrollo y comunidades locales donde el acceso a equipamiento sofisticado es limitado. El proceso
de fermentación minimiza el nivel de contaminación microbiana de los alimentos, especialmente el de
fuentes de “alto riesgo”, (la asepsia), inhibe el crecimiento de micro-flora contaminante y mata a los
microorganismos contaminantes. La fermentación es un proceso de conservación de baja energía y a
menudo se puede llevar a cabo sin tecnologías sofisticadas o sistemas designados. La simplicidad de las
técnicas permite llevar a cabo estos procedimientos en casa.
Los productos fermentados más famosos son bebidas, cereales, pescado, carne, verduras, legumbres y
frutas. En la siguiente tabla se indican los tipos de microorganismos asociados a algunos alimentos.
Tabla 1: ejemplos de los alimentos fermentados más comunes.
Alimento
Vino
Cerveza
Sidra
Sake
Pan
Yogurt
Queso
Suero de mantequilla
Kéfir
Vinagre
Tempeh
Salsa de soja
Pepinos en salmuera
Chucrut
Aceitunas en
salmuera
Ingrediente
principal
Uvas
Cebada
Manzanas
Arroz
Trigo
Leche
Leche
Leche
Leche
Uvas
Soja
Soja
Pepinos
Repollo
Microorganismos clave
Levaduras
Levaduras
Levaduras
Mohos
Levaduras
Bacterias de ácido láctico
Bacterias de ácido láctico
Bacterias de ácido láctico
Bacterias de ácido láctico + levaduras
Levaduras seguidas de mohos de Acetobacter o
Glunconobacter
Mohos
Mohos + bacterias de ácido láctico + levaduras
Bacterias de ácido láctico + levaduras
Bacterias de ácido láctico
Aceitunas
Bacterias de ácido láctico + levaduras
42
Conservación de alimentos
Salchichas
fermentadas
Carne
Bacterias de ácido láctico + levaduras
Para las bebidas es necesaria la fermentación alcohólica por levaduras de las frutas y otros materiales de
alto contenido en azúcar. El contenido en alcohol de la bebida actúa como conservante, y muchos de estos
productos tienen una larga durabilidad. El vino se puede producir a partir de un zumo de fruta con niveles
suficientes de azúcares fermentables; en la mayoría de los casos el vino es una bebida obtenida por la
fermentación alcohólica completa o parcial de uvas prensadas o zumo de uvas frescas con un proceso de
envejecimiento.
Se pueden conservar una gran cantidad de verduras por fermentación de ácido láctico. Las verduras
fermentadas comercialmente más importantes en Occidente son la col (chucrut), los pepinos y las
aceitunas. También las zanahorias, la coliflor, el apio, la okra, las cebollas y los pimientos. Normalmente,
para fermentaciones no se utiliza un cultivo o fermento y dependen de la flora natural. En la fermentación
del chucrut, encurtidos y aceitunas, se preparan soluciones de salmuera simple (salado o curado). La
concentración de sal en la salmuera puede variar del 2,25 % para el chucrut al 10 % para las aceitunas. La
fermentación produce ácido láctico como producto principal. La sal extrae el líquido de la verdura, lo cual
sirve de substrato para el crecimiento de las bacterias de ácido láctico, agentes ideales para la conservación
de alimentos. Además, el crecimiento de microorganismos de deterioro también se ve limitado por la sal.
Generalmente, se deben mantener condiciones aeróbicas durante la fermentación para permitir que los
microorganismos existentes de forma natural puedan crecer y producir suficiente ácido láctico para impedir
el crecimiento de microorganismos de deterioro.
Como ya se ha indicado, incluso alimentos muy preciados como la carne y el pescado pueden conservarse
mediante fermentación, añadiendo una mezcla de salsas fermentadas. Varios son los productos que
utilizan este método: salchichas, salsas de pescado y paté de pescado. Resulta interesante que, aunque hoy
en día se utilizan muchos métodos de fermentación tradicionales, la razón principal de su uso no es la
conservación, sino el sabor que da a los productos.
La durabilidad de muchos alimentos se puede prolongar almacenando el producto inmerso en vinagre; esto
incluye verduras encurtidas como pepinillos, aceitunas y cebollas. Los vinagres se elaboran a partir de una
variedad de sustratos fermentables; frutas, miel, coco, malta y granos de cereales están entre los más
comunes, pero también se pueden elaborar a partir de bebidas alcohólicas, como el vino o la sidra.
Efectos en los alimentos
El proceso de fermentación de alimentos aumenta las cantidades de ciertas vitaminas y minerales en los
mismos, incluyendo biotina, acido nicotínico, riboflavina, tiamina y vitamina B12. Además, la fermentación
aumenta el glutatión, un aminoácido antienvejecimiento, y las enzimas necesarias para la digestión y la
desintoxicación.
3.3.2 Nitritos en la conservación de alimentos
Los nitratos y nitritos son compuestos químicos que existen de forma natural en el entorno y son
importantes nutrientes de las plantas, pero también se pueden añadir a algunos productos alimentarios
como conservantes.
Los nitratos y nitritos son compuestos usados para retrasar o impedir el deterioro químico o microbiológico
de los alimentos. Los nitritos se usan normalmente para curar productos cárnicos, avícolas y pescado, junto
con otros aditivos como la sal. Estos compuestos también actúan como antioxidantes.
Sin embargo hay que proceder con extrema cautela al añadir nitratos o nitritos a los alimentos, ya que
demasiada cantidad de cualquiera de estos ingredientes puede ser tóxico para los humanos. No sobrepase
nunca los límites prescritos recomendados.
43
Puesto que estas pequeñas cantidades son difíciles de pesar en la mayoría de básculas, se recomienda
encarecidamente utilizar una premezcla comercial en recetas que exijan el uso de nitratos o nitritos.
Se ha establecido un límite diario seguro, conocido como Ingesta Diaria Admisible (IDA), para la cantidad de
nitritos que comemos.
Puesto que algunos nitratos de los alimentos se convierten en nitritos en nuestro cuerpo, también hay una
IDA para la cantidad de nitratos que comemos.
 Actualmente, la cantidad de nitrito admisible en una dieta diaria es de hasta 0,07 mg de nitrito por
kg de peso corporal por día. Para una persona que pese 70 kg, esto sería unos 5 mg al día.
 El límite diario aceptable para los nitratos es de hasta 3,7 mg por kg de peso corporal por día, o 260
mg al día para una persona que pese 70 kg.
Puesto que el uso de nitratos en la conservación de alimentos puede ser perjudicial para la salud humana,
su uso no se recomienda a menos que esté supervisado por expertos.
Efectos en los alimentos
Los nitritos pueden reducir el valor nutricional de los alimentos, ya que disminuyen la asimilación de proteína,
grasa y beta-caroteno, causan la descomposición de las vitaminas del grupo B y reducen el contenido de la
vitamina A. Sin embargo, la adición de nitritos en el proceso de curado proporciona un sabor salado y mejora
la apariencia de los productos cárnicos (les da un color rojo o rosado).
3.4 Procesado y envasado por tratamiento térmico
La principal finalidad del tratamiento de calor es eliminar de los alimentos cualquier microorganismo que
pueda causar deterioro y poner en peligro la salud del consumidor, o la completa destrucción y eliminación
de todos los organismos viables en un producto alimentario.
La conservación por calor puede hacerse con diferentes métodos según la temperatura que pueda
alcanzarse, tal y como se indica a continuación:
 Pasteurizado: se traduce en un orden de tratamiento de calor comparativamente bajo, generalmente a
una temperatura por debajo del punto de ebullición del agua. La finalidad general de la pasteurización
es prolongar la durabilidad de un producto desde un punto de vista microbiano y enzimático: por
ejemplo, cuando se pasterizan los zumos de frutas o verduras u otros productos. La pasteurización se
combina frecuentemente con otros medios de conservación: por concentración, uso de sustancias
químicas, acidificación, etc.
 Esterilización: se traduce en la destrucción completa de microorganismos. Debido a la resistencia de
ciertas esporas bacterianas al calor, en un proceso de esterilización, los alimentos a conservar deberían
someterse a un tratamiento de al menos 121 °C de calor húmedo durante 15 minutos o su equivalente.
Cabe destacar que cada partícula del alimento debe recibir este tratamiento de calor.
La pasteurización se usa para prolongar la durabilidad de los alimentos a bajas temperaturas, normalmente
4 °C durante varios días (p. ej.: leche) o durante varios meses (p. ej.: fruta embotellada). La durabilidad de
los alimentos esterilizados es normalmente de varios meses si se envasan y almacenan correctamente. De
hecho, aunque los procesos de envasado no son técnicas de conservación, pueden ser muy importantes en
la producción de alimentos seguros de alta calidad, ya que evitan la contaminación o recontaminación.
3.4.1 Pasteurización
El principal objetivo de la pasteurización es eliminar de los alimentos los microorganismos que puedan
causar deterioro o poner en peligro la salud del consumidor. La severidad del tratamiento de calor y la
extensión de la durabilidad resultante están determinadas principalmente por el pH de los alimentos. La
finalidad de la pasteurización no es matar a los organismos portadores de esporas, como el thermophilic
Bacillus subtilis, pero estos organismos y la mayoría de bacterias portadoras de esporas no pueden crecer
44
Conservación de alimentos
en zumos de fruta ácidos y, como consecuencia, su presencia no tiene importancia práctica. La
pasteurización es aplicable sobre todo a los zumos de frutas, la leche y sus derivados, como el queso. La
siguiente tabla muestra las diversas condiciones de pasteurización para algunos alimentos.
Tabla 3: finalidad de la pasteurización para diferentes alimentos.
Alimento
Finalidad principal
Finalidad secundaria
Condiciones mínimas de procesado
pH < 4.5
Zumo de fruta
Cerveza
Desactivación enzimática
(pectinesterasa y
polygalacturonasa) (levaduras,
hongos)
Destrucción de microorganismos de
deterioro (levaduras silvestres,
especie Lactobacillus) y levaduras
residuales, (especie Saccharomyces)
Destrucción de
microorganismos de
deterioro
65 °C durante 30 min;
77 °C durante 1 min;
88 °C durante 15 s
-
65 °C a 68 °C durante 20 min (en
botella);
72 °C a 75 °C durante 1-4 min a
900-1000 kPa
Destrucción de patógenos:
Brucella abortis, Mycobacterium
tuberculosis, Coxiella burnetti
Destrucción de
microorganismos y
enzimas de deterioro
63 °C durante 30 min;
71,5 °C durante 15 s
Destrucción de patógenos:
Salmonella seftenburg
Destrucción de
microorganismos de
deterioro
64,4 °C durante 2,5 min;
60 °C durante 3,5 min
pH > 4.5
Leche
Huevo líquido
La pasteurización se puede lograr mediante una combinación de tiempo y temperatura, de la forma
siguiente:
 Calentando los alimentos hasta una temperatura relativamente baja y manteniéndola un mayor
tiempo, generalmente de 63 °C a 65 °C durante 30 minutos o 75 °C de 8 a 10 minutos.
 Calentando los alimentos a alta temperatura, normalmente de 85 °C a 90 °C, y manteniéndola
durante poco tiempo, cerca de 1 minuto o unos cuantos segundos, según la temperatura requerida.
El tratamiento se puede realizar de dos maneras: rellenando primero recipientes estériles con el producto y
pasteurizándolo luego o pasteurizando primero el producto y llenando luego recipientes estériles.
En el primer método, para reducir cualquier daño debido al choque térmico, el procesado con agua caliente
es el más usado. Consiste en un baño de agua: se calienta el alimento envasado hasta una temperatura
preseleccionada y se mantiene el tiempo necesario. Al final del proceso, el recipiente se enfría a 40 °C y
luego se almacena a una temperatura menor.
Efectos en los alimentos
La pasteurización es un tratamiento de calor relativamente suave y solo se producen pequeños cambios en las
características nutricionales y sensoriales de la mayoría de los alimentos. Sin embargo, la durabilidad de los
alimentos pasteurizados se prolonga normalmente solo unos días o semanas, en comparación con los varios
meses de los métodos más eficaces de esterilización por calor. Una pequeña pérdida de compuestos de aroma
volátiles durante la pasteurización de zumos reduce la vitamina C y el caroteno. El cambio de calidad en la
leche está limitado a un 5 % de pérdida de proteína de suero.
3.4.2 Enlatado y esterilización
La esterilización es la completa destrucción o eliminación de todos los organismos viables en productos
alimentarios. El proceso se puede aplicar a casi todas las verduras y frutas, pero rara vez a los productos
cárnicos y pescados. La esterilización destruye las levaduras, los mohos, las bacterias vegetativas y los
formadores de esporas, y permite al procesador de alimentos almacenar y distribuir los productos a
45
temperatura ambiente con una durabilidad prolongada. El proceso de esterilización consiste en calentar el
alimento hasta una temperatura en el rango de los 110-125 °C hasta que la porción central del producto
alcance la temperatura requerida. La alta temperatura alcanzada durante la esterilización mata casi todos
los microorganismos, y prolonga la durabilidad de los productos sustancialmente, pero al mismo tiempo
destruye los componentes de vitaminas y proteínas. Mientras que, en la industria, los medios de
calentamiento usados en la esterilización son vapor, vapor/aire, agua y llama directa, el medio usado más
habitualmente en las conservas simples (conservas caseras) es el agua caliente.
Al final del proceso de esterilización, se debe meter el alimento en un recipiente estéril. Este método se
denomina enlatado, aunque el recipiente puede ser de cristal, plástico o cualquier otro material que no sea
latón, que originalmente dio nombre al proceso. Hay que mencionar que, puesto que el enlatado casero se
lleva a cabo con recipientes de cristal en lugar de latón, que es más fino y tiene una mayor conductividad
térmica que el cristal, la penetración del calor es más lenta y el tiempo de procesado es más largo. Además,
puesto que la exposición prolongada de los productos a la luz induce a la fotodegradación de algunos
alimentos, el uso de recipientes transparentes puede causar una pérdida de vitaminas y un cambio de
color.
Efectos en los alimentos
Los factores físicos, como la perdida de nutrientes solubles o la lixiviación, pueden ser significativos para
productos en los que se descarta el líquido que los contiene antes del consumo. Además, las reacciones
químicas dañan algunos nutrientes, como las vitaminas. Más específicamente, el proceso de calentado en el
enlatado destruye de 1/3 a 1/2 de vitaminas A y C, tiamina y riboflavina. Sin embargo, las cantidades de otras
vitaminas son solo ligeramente menores en alimentos enlatados que en alimentos frescos.
3.4.3 Envasado
Además del enfoque directo a la conservación de alimentos, como la pasteurización y la esterilización, otras
medidas como el proceso de envasado son necesarias para evitar la contaminación o recontaminación de
los alimentos tratados. Aunque estas medidas no se consideran técnicas de conservación, pueden ser muy
importantes en la producción de alimentos seguros de alta calidad. De hecho, los factores
medioambientales, como la temperatura, la humedad relativa y la intensidad de la luz u otros factores
externos, como la contaminación por insectos o pequeños animales a los que está expuesto el producto
durante el almacenamiento y la distribución, afectan a la calidad nutricional y comestibilidad de los
alimentos.
Por lo tanto, la finalidad principal del envasado de alimentos es proteger el producto de su entorno y
mantener la calidad de los mismos a lo largo de la vida útil del producto, facilitando al mismo tiempo su
almacenamiento.
En general, los materiales de envasado pueden agruparse en materiales flexibles, como películas plásticas,
láminas, papeles y textiles, y materiales rígidos, como el cristal, latón y plásticos duros.
Como ya se ha indicado, en el proceso de pasteurización y esterilización casero, el envase más usado son
las botellas de cristal selladas. La ventaja de las botellas de cristal es que se limpian fácilmente, son
transparentes y rígidas, pero tienen la gran desventaja de tener un peso elevado y de ser frágiles. Puesto
que la luz solar puede modificar los nutrientes en los alimentos conservados, a veces se usan botellas de
cristal marrón para no dejar pasar los rayos de luz.
Para prolongar aún más la durabilidad de los productos alimenticios, es posible reducir la cantidad de
oxígeno en los envasados, con el fin de ralentizar el metabolismo del producto y el crecimiento de
microorganismos de deterioro. Más concretamente, durante este proceso conocido como envasado al
vacío, se coloca el producto en un paquete hermético y se aspira el aire antes de sellar el paquete. La falta
de oxígeno también reduce la cantidad de deterioro debido a la oxidación.
46
Conservación de alimentos
Efectos en los alimentos
Comparado con el almacenamiento solo por refrigeración, se comprobó que el almacenamiento refrigerado
con un vacío moderado mejoraba la calidad microbiana (p. ej.: pimiento rojo, achicoria, endivia, manzana en
rodajas, tomate en rodajas), la calidad sensorial (p. ej.: albaricoque, pepino), o ambas (p. ej.: judía, brotes y
una mezcla de verduras cortadas). En algunos casos, no se apreciaron efectos beneficiosos (champiñones,
pimiento verde y una mezcla de frutas cortadas) ni una disminución impedida de la calidad sensorial (fresas,
alfalfa). Con los productos cortados (ensaladas mezcladas de verduras y frutas, achicoria, endivia manzana), el
envasado al vacío retrasó en gran medida el oscurecimiento enzimático de las superficies cortadas.
47
4 Sistemas de energía eléctrica
Exención de responsabilidad: en capítulos previos se introdujeron varias tecnologías dedicadas al cocinado y a
la conservación de los alimentos; este capítulo hace una presentación general de la energía eléctrica. La
energía eléctrica es en la actualidad uno de los portadores de energía más potentes; sin embargo, las redes de
energía eléctrica también son técnicamente complejas. Por lo tanto, el presente capitulo proporciona
directrices básicas para aquellos que han de tomar decisiones, pero no son especialistas. En cualquier caso,
será necesario buscar consejo profesional para diseñar un sistema eléctrico.
4.1 Electricidad en condiciones de emergencia: instalaciones
mínimas
La electricidad es conocida como una solución excelente y eficiente para proporcionar energía en cualquier
condición de funcionamiento. Sin embargo las soluciones técnicas y su complejidad pueden variar
ampliamente dependiendo de la escala de aplicación. Hoy en día, en muchos casos, es posible hablar de
uso local de la electricidad, de pequeños aparatos eléctricos alimentados directamente por su propia
fuente de electricidad. A veces, estos sistemas pequeños vienen con un sistema de almacenamiento
integrado (normalmente baterías) para una solución más eficiente y flexible energéticamente.
Los sistemas pequeños consisten normalmente en un único usuario, o incluso un solo aparato, alimentado
localmente por un generador de electricidad exclusivo. Por ejemplo, un refrigerador alimentado por un
panel fotovoltaico. Un sistema pequeño más complejo puede estar compuesto de una bomba de agua u
otro tipo de carga, alimentado por un generador de electricidad. En la figura 37, el panel fotovoltaico
alimenta una bomba de agua con CC, que es capaz de almacenar el agua. En este caso, la carga puede
postergarse en el tiempo, cuando la fuente principal no está disponible; por ejemplo, el agua almacenada
puede usarse por la noche y el bombeo puede hacerse durante el día, cuando brilla el sol. En otras
palabras, no hay necesidad de almacenar electricidad, porque se puede almacenar el agua en su lugar.
Figura 37: sistema de bombeo de agua fotovoltaico solar.
48
Generación de energía eléctrica
En el caso anterior, el sistema eléctrico es típicamente un sistema de CC, porque no hay razón particular
para adoptar un sistema de corriente alterna (CA) y el sistema fotovoltaico proporciona energía CC de
forma natural. Si la carga eléctrica (la bomba) es CA, la energía CC generada por la planta fotovoltaica
debería convertirse a CA mediante un inversor.
La situación más generalizada es que la carga eléctrica tenga que usarse también por la noche (por ejemplo,
un sistema de aire acondicionado o un sistema de alumbrado). En este caso, se necesita un recurso
equilibrado de energía, porque la energía se necesita cuando su fuente primaria no está disponible. En este
caso, se puede añadir una pequeña batería: si la carga es CC, el uso de una batería es muy conveniente, ya
que es un aparato a CC. Todos los aparatos son a CC, así que no hay razón para adoptar tecnología CA. Un
factor clave en estas plantas es el controlador, que es capaz de coordinar el punto de funcionamiento del
panel fotovoltaico y la batería para maximizar la eficiencia energética general.
En general, es necesario hacer uso de un recurso equilibrador cuando los requisitos de carga (variabilidad,
etc.) no concuerdan con las características de la fuente principal.
Efectivamente, el equipamiento eléctrico tiene que diseñarse de modo que regule las inyecciones de
energía para respetar el equilibrio de energía; p. ej.: la bomba necesita un regulador que impulse el motor
solo cuando la producción de energía del panel fotovoltaico exceda un umbral predefinido. De manera
similar, un controlador cargador regula la batería para almacenar la energía producida por el panel
fotovoltaico solo cuando el nivel de voltaje alcanza un umbral predefinido. Por otra parte, cuando la batería
se usa para alimentar la bomba, la batería tiene que proporcionar tanta energía como requiera el motor (la
bomba).
Por regla general, estos sistemas pequeños se pueden comprar sin necesidad de un diseño ad hoc:
normalmente se proporcionan como soluciones integrales. La parte más difícil de la instalación puede ser
conectar los cables, aunque no deja de ser un paso sencillo. Si los elementos (paneles fotovoltaicos,
refrigeradores, baterías) se compran por separado, solo es necesario hacer coincidir su potencia y voltaje
nominales y asegurarse de que un controlador de potencia maneje los flujos de energía.
No obstante, las soluciones locales para este tipo de suministro eléctrico son muy dependientes de la
aplicación. En muchos casos, la solución puede ser un único aparato hecho a medida para esa aplicación en
particular. Por ello, estas soluciones son bastante útiles para asentamientos informales, con el fin de
proporcionar energía eléctrica a cada hogar, pero solo para aplicaciones secundarias. El rango de potencia
para estos aparatos está limitado desde decenas de vatios a varios centenares de vatios, útiles para
necesidades de alumbrado y comunicación, pero normalmente insuficientes para aplicaciones de cocinado
o calefacción.
4.2 Microrredes
En circunstancias en que se puedan agregar y conectar por cables muchos pequeños usuarios de
electricidad, se puede ejecutar una solución mucho mejor, aunque más compleja y con más desafíos
técnicos.
Un “sistema de energía eléctrica local“ o, adoptando una nombre más técnico, una microrred puede
definirse como un grupo de cargas conectadas a recursos de energía distribuidos y sistemas de
almacenamiento dentro de unos límites eléctricos claramente definidos, que puede actuar como una
entidad única controlable con respecto a la red principal. El Consorcio para las Soluciones de Tecnología de
Fiabilidad Eléctrica (CERTS) define una microrred como una agrupación de cargas y microrrecursos que
funcionan como un único sistema que proporciona energía y calefacción. Las microrredes pueden operar
49
conectadas a la red o de manera autónoma (aisladas), con diferentes características. En algunos casos, se
han alimentado áreas remotas o islas usando un grupo de varios generadores diésel grandes. Debido a los
crecientes costes de los combustibles y a las preocupaciones y problemas medioambientales y climáticos, la
integración de unidades generadoras pequeñas de fuentes renovables disponibles y el almacenamiento son
la elección más económica.
En todo el mundo, las microrredes se están convirtiendo en un importante modelo para suministrar
electricidad a diferentes categorías de clientes; los países en vías de desarrollo y los campamentos de
refugiados están entre los escenarios más interesantes.
Los principales beneficios de conectar cargas y generadores son los siguientes:
 La carga es la suma en el tiempo de todas las cargas individuales, y por lo tanto es más fácil de
predecir y emparejar con la generación disponible; además, la variabilidad de la carga agregada es
menor que la variabilidad de las cargas individuales.
 Se puede lograr la reducción de las reservas de seguridad, limitando así la capacidad total de
generación que se ha de instalar.
 Si un generador falla, las otras unidades de generación disponibles pueden reemplazarlo,
mejorando así la fiabilidad general.
 Cuando ya hay disponibles muchas unidades pequeñas y están trabajando individualmente
(normalmente a una carga muy baja y, por lo tanto, con eficiencia muy baja), se pueden
programar para funcionar juntas de manera coordinada, funcionando así a mayor carga con
mejores rendimientos de energía. Una aplicación en una comunidad del Sur de Sudán, donde hay
disponibles cuatro generadores diésel desconectados, muestra que, si estuvieran conectados y
operaran de manera coordinada, se ahorraría alrededor del 37 % del combustible (para más
detalles, ver G. Moshi y M. Pedico, “Programación de generación óptima de pequeños
generadores diésel en una microrred”, Conferencia de energía (ENERGYCON), 2014 IEEE
Internacional, 2014).
 Es posible llevar a cabo el mantenimiento de generadores individuales sin ninguna pérdida de
carga, aumentando así la disponibilidad general de electricidad para los usuarios finales.
 Es posible explotar fuentes primarias como el sol o el viento y aprovechar su complementariedad;
por ejemplo, generadores diésel o plantas hidráulicas de generación.
También hay que destacar algunos inconvenientes para esta solución innovadora:
 Las microrredes tienen que ser diseñadas y puestas en funcionamiento con cuidado por
profesionales expertos.
 Se requiere un controlador de microrred para lograr el nivel de coordinación necesario entre
todas las fuentes y cargas de electricidad.
 Tiene que diseñarse y ejecutarse un plan de protección del sistema.
 Las averías mayores podrían extenderse a todos los usuarios de electricidad, y afectar así a la
fiabilidad general: por lo tanto es importante llevar a cabo un mantenimiento correcto a
intervalos regulares.
 Se deben definir reglas para el funcionamiento y gestión de la microrred, y cada usuario tiene que
seguirlas.
En este punto, se debe advertir que una microrred es un recurso compartido y una oportunidad
compartida: su uso es compartido entre todos sus usuarios y, por lo tanto, todos los usuarios deben
cuidarla juntos: si algo falla, todos los usuarios se verán afectados. Por lo tanto, es importante que todos
ellos se pongan de acuerdo en algunas reglas para poner en funcionamiento y gestionar la microrred. Sin
estas reglas, incluso si la microrred está correctamente diseñada desde un punto de vista técnico, no es
50
Generación de energía eléctrica
posible garantizar un buen servicio y pueden producirse muchas averías (incluyendo apagones). Para poder
entender los principales problemas de las microrredes, en las siguientes secciones se presentan algunos
aspectos básicos del funcionamiento de un sistema de energía.
4.3 Aspectos básicos de los sistemas eléctricos
Las microrredes son, como su propio nombre indica, sistemas eléctricos muy pequeños que reproducen, a
una escala diferente, todos los desafíos de un gran sistema de energía.
Por regla general, se proporciona energía a las cargas en CA, aunque también hay disponibles aparatos a CC
(especialmente para aplicaciones que requieren una cantidad limitada de energía/potencia). En cualquier
caso, hay dos problemas principales a los que hacer frente cuando se diseña una microrred:
 Estimación del comportamiento de las cargas.
 Control del voltaje y frecuencia (o, en una perspectiva más práctica, control del equilibrio de la
corriente y regulación de la calidad de la corriente).
El cálculo aproximado del comportamiento de las cargas consiste en hacer suposiciones coherentes sobre
quién necesitará corriente eléctrica, cuánta y cuándo. Este paso es primordial, porque, como es bien
sabido, la electricidad resulta difícil y poco económica de almacenar: por lo tanto, sería mejor generar
electricidad exactamente cuando la necesitan los usuarios de la microrred. Dada esta condición, se pueden
programar los generadores para ajustarlos exactamente a la energía requerida y no serían necesarios
recursos de equilibrado. Desafortunadamente es imposible saber de antemano cuándo decidirán los
usuarios enchufar un aparato o apagarlo y, por lo tanto, es imposible adoptar los procedimientos de
funcionamiento ideales descritos anteriormente. La variación entre la generación y la carga requerida
desequilibra el sistema y da como resultado una variación de frecuencia (o voltaje, para las microrredes de
CC) que no se puede aceptar para el funcionamiento correcto tanto de los generadores como del
equipamiento de los usuarios. La incertidumbre de carga se refleja en una perspectiva doble: el
funcionamiento a corto plazo y el diseño a largo plazo. Desde el punto de vista operativo, es necesario
equilibrar la energía extraída por la carga con la energía generada y la energía extraída del
almacenamiento, si la hay.
Desde el punto de vista del diseño, si se conectaran a la red 10 cargas de 500 W cada una, la manera más
segura de diseñar un sistema de generación adecuado sería instalar una capacidad generadora de 5000 W.
Esto daría como resultado una forma muy adecuada pero muy cara de suministrar energía: el sistema está
diseñado de forma que, cada vez que los usuarios decidan usar electricidad, la microrred tendrá suficiente
capacidad de generación para abastecerlos. Sin embargo es muy improbable que los diez usuarios decidan
conectar sus aparatos al mismo tiempo: el enfoque habitual de diseño seria hacer suposiciones acerca de la
simultaneidad de los usuarios y planificar la capacidad del sistema a partir de estas suposiciones. Por
ejemplo, si suponemos que la carga máxima para el sistema es de 2500 W en lugar de 5000 W (es decir, si
suponemos que solo cinco usuarios estarán conectados al sistema al mismo tiempo), entonces la capacidad
del sistema por diseño será la mitad, reduciendo también a la mitad los costes de la generación de
electricidad. El sistema será adecuado si las suposiciones son razonables y realistas. Por supuesto, durante
el funcionamiento del sistema, el sistema presentará dificultades si más de cinco usuarios se conectan y
requieren energía para sus aparatos: en este caso la única manera de tratar esta situación es desconectar
cargas o posponer la conexión hasta que la energía total requerida sea menor.
Por lo tanto, para diseñar la capacidad de generación de la microrred es muy importante ser capaz de
estimar la carga punta total que resulta de la agregación del comportamiento desconocido de muchos
usuarios en la microrred. Para gestionar esta incertidumbre, el diseñador establecerá un margen de reserva
51
que permitirá afrontar situaciones inesperadas. En esta fase, es necesario decir que el problema de la
capacidad está relacionado con la energía requerida por los usuarios, no con la energía que necesitan: esto
quiere decir que la demanda en cualquier instante de operación de la microrred tiene un impacto muy
fuerte en el diseño. En la fase de diseño es importante planificar los recursos de generación para equilibrar
la carga y, por lo tanto, también es muy importante estimar las futuras necesidades energéticas de los
usuarios. Por ejemplo, suponiendo que la carga sea similar a la que se muestra en la figura 14, con un perfil
plano de 1 MW para 10 horas, la energía total es E=10h x 1 MW = 10 MWh. Suponiendo un margen de 0, un
generador único de 1 MW es suficiente para abastecer esta carga: funcionará constantemente a su máxima
potencia durante 10 horas (normalmente estas son también las condiciones para su eficiencia máxima).
Constant load
11
10
9
8
P [MW}
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
time [h]
7
8
9
10
Figura 38: un perfil de carga plana durante 10 horas.
Ahora, analicemos la carga en la figura 39: no es para nada constante, porque está funcionando sólo
durante una hora, pero a una potencia muy alta. En este caso la energía (E) (área azul) es la misma que en
el caso previo, E= 1h x 10 MW = 10 MWh, pero el requerimiento de capacidad de generación a instalar (es
decir a coste fijo) es diez veces mayor.
Not very constant load
11
10
9
8
P [MW}
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2
3
4
5
6
time [h]
7
8
9
10
Figura 39: demanda de carga punta en la 6.ª hora.
52
Generación de energía eléctrica
Para caracterizar la variabilidad mediante un índice, a menudo se adoptan las horas equivalentes H:
H
E
PM
Es decir, la proporción entre la energía total generada (o extraída, si se considera una carga) en un intervalo
de tiempo y la máxima potencia en el mismo intervalo de tiempo. Para los dos ejemplos considerados, para
la figura 38 y la figura 39 obtenemos respectivamente:
10 MWh
 10 h
1 MW
10 MWh

1 h
10 MW
H const 
H peak
El significado físico del índice es muy importante: es el número de horas de funcionamiento de la máquina
evaluado a PM necesarias para producir la energía E. H es muy alta (p. ej.: cerca de 8760 horas al año)
cuando el funcionamiento de la carga o generador considerados es bastante constante y cercana a la
energía evaluada. H puede ser muy baja para tecnologías que no pueden funcionar continuamente a la
máxima potencia (o que no es conveniente que funcionen de este modo). Este enfoque se adopta
normalmente para comparar diferentes tecnologías de generación en términos de su capacidad para
producir de modo más o menos continuo.
El segundo problema mencionado es el control del voltaje y de la frecuencia. Siempre y cuando se instale
una capacidad lo suficientemente alta durante la fase de diseño, el sistema de generación podrá “seguir la
carga“; es decir, equilibrar la extracción de energía por los usuarios en cualquier momento, controlando la
energía inyectada en la red. Este es un requisito adicional en términos de energía, que es necesario porque
de otro modo la calidad del suministro a los usuarios finales se vería afectada negativamente.
¿Qué pasa realmente cuando se produce un desequilibrio de energía? Supongamos que una microrred de
CA con 1000 W de capacidad de generación está funcionando y que la carga actual es de 500 W y el nivel de
generación también es de 500 W (ignorando pérdidas). Si la carga subiera a 600 W y la generación se
mantuviera a 500 W, ¿cuál sería el comportamiento físico? La carga extrae 100 W más de lo generado: ¿de
dónde procede esta energía? Procede de la energía cinética almacenada en las masas giratorias de todas
las maquinas eléctricas conectadas a la microrred. En esta condición, si se adopta un control de acciones se
reducirá la velocidad de rotación de la maquina: para preservar la unidad generadora cuando la velocidad
del rotor alcanza un valor mínimo, se desconecta automáticamente de la microrred y se produce un
apagón. Por lo tanto, para mantener la frecuencia (que está relacionada con la velocidad de rotación de las
máquinas) constante, es necesario que los generadores sean sensibles a la frecuencia (velocidad) y, cuando
su regulador detecta una bajada de la frecuencia, se impone un aumento de la energía generada para
equilibrar la microrred de nuevo.
Por supuesto, no todos los generadores tienen las mismas propiedades dinámicas, es decir, la capacidad
para enfrentarse a desniveles de carga (hacia arriba o hacia abajo): también es necesaria una predicción de
la carga esperada cuando se tiene que programar el funcionamiento, con el fin de mantener los
generadores en línea con características dinámicas compatibles con el comportamiento dinámico esperado
de la carga.
53
El equilibrado de la carga también se puede llevar a cabo basándose en el uso de aparatos de almacenaje y
vaciado de cargas. Los amortiguadores disipadores actúan como frenos para absorber y disipar los excesos
de energía. Esta última solución es barata, fácil de ejecutar y fiable en la gestión de la microrred, pero
también es muy ineficiente desde el punto de vista energético.
Para resumir los problemas relativos a la importancia del equilibrio de carga y generación en cualquier
sistema de energía, podemos identificar las siguientes fuentes de incertidumbre:




Cargas
Generación solar (incertidumbre creada por el recurso primario)
Generación eólica (incertidumbre creada por el recurso primario)
Averías y contingencias
Para ocuparse de las incertidumbres, algunos recursos son completamente controlables y se pueden
explotar:



Generadores controlables (normalmente generadores diésel, pero también parcialmente
generación eólica o solar, cuando es posible controlar la reducción de su rendimiento)
Cualquier aparato de almacenamiento disponible, de acuerdo con sus características técnicas
Conexión a una red principal si está presente y es fiable
Cuando los recursos controlables no son capaces de equilibrar el sistema, la única solución para evitar un
apagón total es un recorte parcial de carga controlado. Esta acción de control debe usarse solo en
condiciones de emergencia, ya que la finalidad principal de cualquier sistema de energía
(independientemente de su tamaño) es proporcionar energía a las cargas. Sin embargo, en muchos casos,
es posible diseñar el sistema para que seleccione la carga y desconecte solo las cargas menos críticas (o
aplazables) para mantener el suministro a las cargas eléctricas más importantes, hasta que haya mejores
condiciones.
Está claro, por lo tanto, que al diseñar una microrred se deben elegir los recursos de generación de acuerdo
con la disponibilidad y el coste de la fuente primaria (diésel, gas, sol, viento, etc.), pero la mezcla también
debe ser adecuada para equilibrar el sistema: cuando hay fuentes importantes de incertidumbre, se debe
proveer al sistema de fuentes de equilibrado adecuadas y significativas. En la práctica, no es razonable
diseñar una microrred sin una fuente diésel, una conexión a una red principal fiable o un aparato de
almacenamiento, capaz de proporcionar los recursos de equilibrio necesarios.
El control del voltaje también es un problema importante en los sistemas eléctricos: el voltaje está
relacionado con la calidad del servicio prestado: cada aparato eléctrico se caracteriza por su voltaje
nominal y funciona bien si el voltaje es muy cercano a su voltaje nominal. Por lo tanto es muy importante
para el sistema eléctrico poder proporcionar el mejor control de voltaje para mantener el voltaje lo más
constante posible en cada punto de conexión de los usuarios. Esto se puede garantizar con bloques de
control adecuados, que suelen estar disponibles en generadores diésel o, de manera más general, en la
presencia de máquinas sincrónicas y en los puntos de conexión con la red principal si la hay. Por el
contrario, los generadores solares o eólicos normalmente tienen una capacidad de control de voltaje
limitada. Además, para las microrredes de CC, el equilibrio de energía tienen que gestionarlo directamente
los reguladores de voltaje.
Los aspectos anteriores muestran que es necesario contar con un grado de coordinación y control
adecuado para una microrred debido a la integración de múltiples fuentes de generación y cargas. Las
siguientes secciones ilustran las soluciones adoptadas más frecuentemente.
54
Generación de energía eléctrica
4.4 Diseño de microrredes
Se puede hacer una gran distinción inicial según si la microrred puede ser gestionada como un sistema
autónomo o como un sistema conectado a la red. En el autónomo, como ya se ha mencionado, la microrred
tiene que estar equipada con recursos de equilibrado apropiados. En el segundo caso, si la red principal es
lo suficientemente fiable, los recursos de equilibrado se requieren solo cuando la red principal no está
disponible.
Los problemas a considerar cuando se diseña una microrred conectada a una red pueden gestionarse con
las funciones descritas para microrredes autónomas, aunque con requerimientos menos estrictos. Sin
embargo se pueden enumerar nuevos problemas: temas de protección como un cambio en los niveles de
corto circuito, flujo reverso de energía, falta de corriente de falla sostenida y aislamiento; temas de control
de voltaje; armónicos y parpadeos; estándares de interconexión y códigos de red. Finalmente es
importante señalar que por regla general una microrred autónoma requiere un excedente en la capacidad
de generación con respecto a la carga para garantizar márgenes de fiabilidad adecuados durante la
operación.
4.4.1 Sistemas CA y CC
La electricidad se puede proporcionar bajo dos condiciones diferentes, concretamente CC o CA. La mayoría
de aparatos eléctricos son CA, aunque algunos también están disponibles en versión CC. Sin embargo,
como es posible cambiar de CC a CA y viceversa en los sistemas de suministro, supondremos, para fines de
simplificación, que todos los aparatos son del tipo CA, sin pérdida de generalidad.
Los sistemas de corriente continua se caracterizan porque el sistema proporciona una fuente de voltaje que
es lo más constante posible en el tiempo y que los aparatos eléctricos extraen la corriente (constante)
necesaria para funcionar. Entre las fuentes CC, las más importantes son generadores CC, baterías, algunos
tipos de generadores eólicos y generadores fotovoltaicos. Estos pueden alimentar aparatos CC
directamente o conectarse a un sistema AC o a aparatos AC por medio de convertidores de interfaz.
Pros de CC: los sistemas CC son eficientes, están intrínsecamente disponibles a partir de las fuentes
CC antes mencionadas y son fácilmente controlables por medio de dispositivos electrónicos de
corriente.
Contras de CC: puesto que la mayoría de los aparatos funcionan con CA, los sistemas CC están a
menudo conectados a redes o dispositivos CA y necesitan un convertidor de interfaz para hacer esto;
los sistemas de protección para redes CC no son fáciles de manejar. Cambiar el nivel de voltaje para
alimentar aparatos con una potencia nominal diferente no es fácil ni económico.
Los sistemas de corriente alterna se caracterizan por una fuente de voltaje sinusoidal con magnitud
constante. Cuando se conecta una carga, extrae una corriente alterna sinusoidal, tal y como se indica en la
figura 40. En un sistema CA un requisito estricto es que todos los generadores y cargas tienen que estar
caracterizados por la misma frecuencia, que debe ser constante. Tal y como se ha mencionado, este
requisito se cumple si el equilibrio real de energía se mantiene. La frecuencia en máquinas que giran
(máquinas sincrónicas y de inducción, es decir, el 99 % de las máquinas que giran en un sistema energético)
está relacionada con su velocidad de rotación (también llamada velocidad síncrona), y para esas máquinas,
la frecuencia constante significa velocidad de rotación constante. Está claro entonces por qué las caídas o
aumentos de frecuencia no se pueden aceptar y pueden conducir a apagones locales o masivos. Los
sistemas CA pueden manejar fácilmente diferentes niveles de energía que abarcan desde la alimentación
de pequeños aparatos y grandes fábricas (es decir, desde W hasta cientos de MW), así como desde
55
pequeños niveles de generación hasta grandes plantas de energía nuclear. Esta gestión se lleva a cabo
gracias a la capacidad de los sistemas CA de cambiar los niveles de voltaje por medio de transformadores:
máquinas eléctricas estáticas capaces de transferir energía cambiando el nivel de voltaje con una eficiencia
muy alta (99 %). Por lo tanto, mientras que los sistemas CC se caracterizan normalmente por un único nivel
de voltaje, los sistemas CA pueden organizarse en varios niveles de voltaje. Pueden abarcar desde Voltajes
Bajos (LV, 50-400 V) para pequeños clientes y sistemas civiles, hasta Voltajes Medios (MV, cerca de 15-20
kV) para pequeñas industrias y actividades terciarias, hasta sistemas de Voltaje Alto (HV, hasta 400 kV)
capaces de abastecer a fábricas muy grandes.
400
400
200
v( t)
i( t)
0
 200
 400
 400
0
0
0.02
0.04
t
0.05
Figura 40: voltaje y corriente en sistemas CA.
Los sistemas CA también pueden clasificarse según el número de conductores: los pequeños aparatos y
clientes son abastecidos típicamente con dos conductores por sistemas CA de fase única, mientras que las
cargas más grandes pueden abastecerse con un sistema de tres fases, caracterizado por tres conductores,
con voltajes como en la figura 41. Cada conductor se llama fase. En muchos casos, los sistemas de tres fases
tienen un cable adicional, el cable de tierra, y a veces incluso un quinto conductor (la conexión a tierra), por
motivos de seguridad. Las redes públicas se suelen construir siguiendo un diseño de tres fases, aunque esto
no es así en pequeños aparatos únicos. Los generadores y transformadores eléctricos están disponibles
normalmente en diferentes tamaños, tanto las versiones de una fase como las de tres, dependiendo de su
tamaño. Las cargas pequeñas son típicamente de fase única, y están conectados entre una fase y el
conductor de tierra; las cargas trifásicas están conectadas a las tres fases del sistema.
56
Generación de energía eléctrica
Figura 41: conductores en el sistema CA.
Normalmente no hay disponible un diseño estándar para microrredes. En el caso de una microrred muy
pequeña, por ejemplo para el abastecimiento de un solo hogar, se puede adoptar el enfoque de una fase; si
abastece a muchos hogares es mejor cambiar a un sistema trifásico más eficiente, que en un momento
dado también puede alimentar aparatos de una sola fase.
Pros de CA: casi todos los aparatos son de CA. Es fácil cambiar los niveles de voltaje para aumentar
la eficiencia. La mayoría de tecnologías de generación están basadas en la generación de CA. Los
sistemas de protección son bastante conocidos y fiables.
Contras de CA: el sincronismo de las máquinas es un requisito estricto. La coordinación de los
recursos de generación es obligatoria.
4.4.2 Sistemas eléctricos híbridos
Hasta ahora se han tratado los sistemas CA y CC por separado; sin embargo pueden conectarse y funcionar
juntos, siempre que se ponga en funcionamiento el equipamiento de interfaz adecuado. El equipamiento
de interfaz que permite a un aparato o sistema CA la conexión a un sistema CC se llama inversor, y se puede
configurar su control para que proporcione voltaje adicional y servicios de frecuencia al subsistema CA. Si la
corriente tiene que fluir desde la red CA al aparato o subsistema CC, se necesita un rectificador. El conjunto
de las dos máquinas juntas, enlazadas por un enlace CC (rectificador, enlace CC, normalmente provisto de
un capacitador e inversor) constituye un conversor de frecuencia y pueden conectar dos sistemas CA
57
operando a frecuencias diferentes. Este es típicamente el caso en la conexión de dos generadores eólicos
que pueden generar energía CA a frecuencias variables, conectado a un sistema CA con una frecuencia fija.
Hay algunas soluciones de diseño típicas disponibles para el diseño de una microrred, dependiendo de la
cantidad y tipo de fuentes de generación disponibles, del tamaño de la microrred y de las necesidades de
carga.
4.4.3 Configuraciones de microrred adoptadas comúnmente
Existen estructuras de microrred más o menos complejas en función de los objetivos generales del pequeño
sistema que se pretende diseñar. A continuación, se destacan algunas sugerencias generales a partir de
algunos ejemplos:
1) Pequeño sistema de generación que abastece a un grupo de pequeñas cargas, con o sin sistema de
almacenamiento
Un pequeño sistema de generación puede abastecer a un grupo de cargas eléctricas; por ejemplo: a
una pequeña comunidad. En este caso la carga no tiene las características positivas del sistema de
almacenamiento de agua considerado antes y, en general, cambiará con el tiempo dependiendo de
las necesidades de los usuarios individuales a lo largo de las 24 horas del día. Se suministrarán
diferentes tipos de aparatos, de modo que es probablemente un sistema CA. Por lo tanto, si la
fuente principal de electricidad es un panel fotovoltaico, como en la figura 42, se necesitará un
sistema de almacenamiento o un pequeño generador diésel para proporcionar energía durante las
horas de la noche (por ejemplo, para alumbrado público, que es muy importante para que la gente
se sienta segura). Además, se necesitará un inversor para convertir la energía CC tanto de la planta
fotovoltaica como de la batería a CA. La fuente de energía también podría ser un generador diésel
solo: en este caso no hay necesidad de añadir una batería, puesto que el generador diésel puede
equilibrar la carga variable.
Se debe mencionar que, cuando el tamaño de la microrred aumenta, los cables eléctricos también
tienen que tenerse en cuenta en el diseño de la microrred. En particular, el tamaño de los cables
depende de muchos factores: temperatura ambiente, número de circuitos eléctricos, condiciones de
la instalación. Por lo general deben adoptarse los estándares nacionales para elegir el tamaño de los
cables. Si no hay estándares nacionales, se pueden adoptar estándares internacionales (Estándares
IEC o Estándares IEEE/ANSI). Para hacernos una idea aproximada, funcionando en un sistema
eléctrico de fase única, un pequeño cable de 2,5 mm2 puede ser suficiente solamente para las
necesidades energéticas menores de 2,5 kW; adoptando cables de 4 mm2 es posible manejar hasta 5
kW (adoptando márgenes de seguridad razonables); las necesidades energéticas mayores, con un
pico de consumo de energía de hasta 10-15 kW, necesitan un cable mayor de 10 mm2. Si el consumo
de energía es mayor que 10-15 kW, se recomienda usar un sistema eléctrico trifásico, para el cual se
requiere un diseño preciso.
58
Generación de energía eléctrica
Figura 42: pequeña microrred alimentada por paneles fotovoltaicos.
2) Pequeña microrred con más de un generador y cargas locales, con o sin almacenamiento
Cuando el tamaño de la carga aumenta, puede ser necesario juntar más de una fuente de
electricidad para abastecer la carga total (figura 43). Cuando se conectan varias cargas, hay que
aplicar el equilibrado de carga a la carga local, que es generalmente una carga variable conectada
por una red CA.
El requisito principal es, como siempre, equilibrar el sistema, lo que tiene que conseguirse
coordinando diferentes fuentes de energía, explotando sus capacidades equilibradoras y/o de
almacenamiento. Por lo tanto, si por ejemplo todas las fuentes de generación son paneles
fotovoltaicos o turbinas eólicas, es probable que se necesite un sistema de almacenaje apropiado. Si,
por otra parte, hay disponible un generador diésel (o una pequeña planta hidráulica con una
pequeña cuenca), puede que no sea necesario tener un sistema de almacenamiento, dependiendo
de los tamaños relativos.
En este caso se sugiere un análisis exhaustivo del posible comportamiento de las cargas, además de
las fuentes primarias disponibles. Además, tiene que ponerse en funcionamiento un sistema de
control de la gestión de la microrred. Este tipo de control se describe más tarde en este capítulo.
59
Figura 43: microrred de comunidad con diferentes generadores y cargas locales.
3) Microrred simple conectada a una red principal con o sin almacenamiento
En el caso de un pequeño usuario único (sin unidad de almacenamiento local disponible) conectado
a la red principal de LV (figura 44), es importante considerar que, en muchos países, la red principal
no ofrece un alto grado de fiabilidad y es a menudo objeto de apagones de duración variable. Para
tener continuidad de servicio, un usuario final puede instalar baterías muy simples y eficientes, que
se conectan normalmente a la red principal por medio de cargadores que controlan
automáticamente el estado de carga de la batería.
En el caso de un apagón de la red principal, la batería la sustituye automáticamente (hay diferentes
tecnologías disponibles para el cambio) y alimenta temporalmente la carga. En muchos casos, con
baterías de tamaño limitado, la batería sólo puede alimentar cargas esenciales, mientras que las
cargas no esenciales se apagan hasta que la red principal esté disponible de nuevo.
60
Generación de energía eléctrica
Figura 44: conexión de fase única desde la red principal al usuario.
4) Microrred que suministra varias cargas eléctricas por medio de diferentes generadores, con o sin
almacenamiento, con conexión a la red principal
Se puede explotar la posibilidad de conectar una microrred a la red con el objetivo de aumentar la
fiabilidad del suministro eléctrico. Los problemas de equilibrado son los mismos que en el caso 2),
pero ahora con la conexión a la red (figura 45).
En países desarrollados, la red es generalmente muy fiable y las microrredes pueden servir
simplemente para aumentar la fiabilidad en el caso muy remoto de que la red principal falle. En
condiciones críticas o en campamentos de refugiados, la red eléctrica se ve a menudo afectada por
problemas de fiabilidad estructural, y el funcionamiento aislado es una condición operativa muy
común, y no algo excepcional. Por lo tanto todas las consideraciones hechas para el caso 2) siguen
siendo válidas. Un concepto adicional a explicar está relacionado con su conexión a la red, que se
hace muy importante tanto desde el punto de vista de la microrred como desde el punto de vista de
la red externa.
61
Figura 45: microrred híbrida fotovoltaica-eólica-diésel con almacenamiento conectada a la red.
El bus de la red eléctrica donde la microrred se conecta a la red principal se llama Punto de Acoplamiento
Común (PAC). Desde el PAC, la microrred puede ser considerada por la red principal como una unidad única
controlable. En este punto, la microrred debe cumplir todos los requerimientos de interfaz definidos por los
estándares existentes.
La mayoría de las conexiones se realizan en redes de distribución (MT) y nivel de baja tensión BT. El nivel de
voltaje del PAC depende en gran medida del tamaño de la microrred, su distribución, la ubicación de los
generadores, sus parámetros, el grado de control de cada carga exportable y DG, y la proximidad y
distribución de la carga. Sin embargo diferentes países especifican las reglas de conexión a la red para
niveles de MT y BT dependiendo de la regulación y la tecnología operativa adoptada.
4.4.4 Tecnologías para la generación
Una clasificación de tecnologías de generación (TG) se puede basar en la fuente de energía. Otra
clasificación de tecnologías de generación se basa en la posibilidad de ser exportada, una característica que
depende del tipo de fuente de energía primaria, tecnología y nivel de control ejecutados. La primera clase
es TG exportable, en la cual la energía producida puede ser controlada con precisión y exportada en
acuerdos de compra programados. Algunos ejemplos de TG que entran en esta categoría son la energía
hidráulica con cuencas, pilas de combustible, motores Stirling y generadores a motor de combustión
interna, además de muchos planes de cogeneracion (que pueden ser sometidos a muchas restricciones).
Para la “TG no exportable”, la fuente de energía primaria, a menudo renovable, es específica para el
emplazamiento y la energía producida no puede controlarse, ya que depende de la disponibilidad de la
fuente primaria. Tales planes de TG son fotovoltaica, mini y micro turbinas hidráulicas con drenaje y
turbinas eólicas. Algunas otras tecnologías son intrínsecamente exportables, pero a veces se usan de
manera que la generación de electricidad no es una prioridad, y por lo tanto su exportabilidad es limitada.
Por ejemplo, cuando se considera la producción combinada de calor y energía, la producción de calor tiene
prioridad y la generación de electricidad sigue la necesidad del calor y, por lo tanto, no puede considerarse
exportable.
En las fichas técnicas hay una descripción de estas tecnologías.
4.4.5 Tecnologías de almacenamiento
Las tecnologías de almacenamiento son un elemento clave en el equilibrado de la energía, que es un
requerimiento estricto de cualquier sistema eléctrico, incluyendo las microrredes.
62
Generación de energía eléctrica
Se pueden considerar diversas tecnologías y requerimientos de almacenamiento para las microrredes,
según sus condiciones de funcionamiento. Cuando una microrred está funcionando en modo desconectado
de la red, la propia microrred tiene que proporcionar el equilibrio entre la generación y la demanda. La
energía generada a partir de renovables puede ser altamente intermitente. Igualar la energía generada con
la demanda de electricidad del consumidor final hace que sea necesario usar sistemas de almacenamiento
de energía eficientes y rentables. Otras ventajas importantes del almacenamiento en las microrredes son
mejora del control del voltaje, del control y estabilidad de la frecuencia de la microrred, reducción de
interrupciones, reducción de la prolongación de los requerimientos de reserva para satisfacer las demandas
en el pico de energía, reducción de las congestiones y mejora de la calidad y fiabilidad de la energía para
clientes con procesos de gran valor u operaciones críticas.
Cuando la microrred está conectada a un sistema de distribución externo, las necesidades de balance se
hacen menos estrictas, puesto que la microrred puede importar energía de la red o exportarla hacia ella.
Sin embargo, desde un punto de vista técnico y económico, su capacidad de gestión aún puede
desempeñar un papel primordial.
En estas fichas técnicas se proporciona una descripción de estas tecnologías.
4.4.6 Cargas
En cualquier sistema eléctrico, las cargas son la prioridad principal, pero en algunos casos podría ser
necesario despojarse de carga, lo que significa desconectar cargas de la red para evitar un apagón
completo.
La clasificación básica de cargas eléctricas en una microrred se basa en:
(i)
(ii)
Nivel de controlabilidad: cargas controlables (discretamente o continuamente) o no
controlables.
Nivel de prioridad: crítica o no crítica, aplazable.
Esta clasificación es importante en el modelado de cargas y la ejecución de algoritmos para la gestión de la
demanda eléctrica en microrredes. En general, si la microrred es lo suficientemente potente, no es
necesario poder controlar la carga. Sin embargo, esto no suele ser así en el caso de las microrredes de
zonas rurales o en países en vías de desarrollo o, en general, en contextos difíciles. En tales casos, es muy
importante ser capaz de gestionar las cargas. El control de carga puede llevarse a cabo localmente con
dispositivos muy simples basados en algoritmos simples y contadores locales. Su efecto no es óptimo y
puede consistir solo en acciones simples, como desconectar cargas cuando el voltaje o la frecuencia son
demasiado bajos, emitir alarmas cuando hay riesgo de desconexión, impedir que un aparato se conecte,
etc. La desconexión (despojarse de carga) es necesaria cuando no hay suficiente generación disponible para
abastecer la carga dentro de una isla. La reconexión de cargas se realiza cuando el sistema recupera
suficiente generación o cuando la conexión a la red principal está disponible, y normalmente debería
llevarse a cabo gradualmente.
El DMS (sistema de gestión de la demanda eléctrica) es una herramienta más coordinada y consiste en la
conexión y desconexión de una carga no crítica de una microrred para mantener su funcionamiento general
dentro de límites satisfactorios. En este marco, se pueden implementar algunas funciones más avanzadas,
como la programación de carga, la optimización del funcionamiento, etc. De hecho, en el escenario de un
campamento de refugiados, la forma más fácil de gestionar el balance energético de la microrred es diseñar
una arquitectura de desconexión automática (o semiautomática) de carga. Para diseñar este plan, debe
llevarse a cabo un análisis exhaustivo de los tipos de carga basándose en el nivel de prioridad. Las cargas
eléctricas asociadas a la salud o seguridad de las personas (quirófanos, hospitales, escuelas, por ejemplo)
63
tienen que considerarse críticas y no deben desconectarse. Por el contrario, la mayor parte del alumbrado,
calefacción, enchufes, etc., son cargas no críticas y pueden desconectarse en el caso de falta de energía
generada. En estos casos, no obstante, las personas afectadas por la desconexión de la carga tendrían
algunos inconvenientes.
Las cargas transferibles son un tipo de carga no crítica que puede ser transferida en el tiempo sin afectar a
la comodidad de la gente. Un ejemplo típico es la calefacción: los aparatos de calefacción pueden dejarse
sin alimentación durante un período corto de tiempo sin consecuencias. Lo mismo ocurre, en algunos
casos, para los congeladores o sistemas de bombeo de agua. Estas cargas son una herramienta valiosa para
los DMS, que pueden programarlos, teniendo en cuenta su estado y comportamiento, y coordinándolos
con otras cargas.
4.4.7 Tecnologías de conexión
Los sistemas eléctricos están formados por generadores y cargas conectados por la red. La red está
bastante estandarizada, ya que está formada por cables, transformadores, dispositivos de conmutación y
cuadros de distribución (figura 46). En muchos casos todos los aparatos están configurados a baja tensión y
solo se debe procurar que haya una instalación y un mantenimiento correctos (y tener en cuenta las
directrices sobre la seguridad de las personas, mencionadas anteriormente). Para microrredes más
potentes y complejas, podrían ser necesarias tensiones más altas, hasta algunos niveles de kV. En ese caso,
se instalarían pequeñas subestaciones, incluyendo máquinas más complejas, como transformadores y
conmutadores.
Las personas sin formación no deben poder acceder a las subestaciones y se debe prestar especial atención
a las condiciones ambientales, en particular para la selección correcta y, si es necesario, la refrigeración del
transformador. Además, se debe evitar la presencia de animales, porque es probable que causen averías o
daños en el equipo.
Figura 46: subestación exterior protegida por rejilla metálica.
64
Generación de energía eléctrica
Los cables (ya sean cables BT o MT) tienen que seleccionarse de acuerdo con los estándares técnicos;
normalmente están aislados con protecciones de material orgánico que son bastante sensibles a la
temperatura. Por lo tanto, al seleccionar los cables hay que prestar atención a su rango operativo de
temperaturas, según la temperatura ambiente. Un experto debe coordinar los cables y disyuntores. Desde
este punto de vista, las condiciones de instalación (subterránea, en bandejas de cables adecuadas, etc.) son
muy importantes porque influyen en el comportamiento térmico del propio cable y afectan a su capacidad
máxima.
Para terminar, vale la pena mencionar que, cuando los conmutadores y las derivaciones por cable se
calientan bastante, pueden atraer animales; incluso animales peligrosos como las serpientes pueden hacer
sus nidos ahí: por lo tanto, hay que tener cuidado cuando se accede a estas partes del sistema eléctrico.
4.4.8 Estándares y requisitos legales
Aunque, en los campamentos de refugiados, llegar a un acuerdo de estándares no sea una prioridad,
merece la pena recordar que los sistemas eléctricos pueden ser peligrosos para la seguridad de las
personas y deben ser diseñados y construidos de modo que no supongan un peligro para los usuarios o sus
bienes. Hay dos tipos de regulaciones que se deben cumplir: el cumplimiento de las reglas relativas a la
calidad del diseño con respecto a la seguridad de las personas y los bienes, y los estándares técnicos
relativos al funcionamiento de la microrred cuando está conectada a la red principal.
En lo que respecta a los estándares técnicos, hay una serie de estándares técnicos reconocidos relativos al
diseño de los componentes individuales y sus conexiones. Los estándares técnicos que más se usan
frecuentemente son los Estándares IEC (emitidos por la Comisión Electrotécnica Internacional) y los
Estándares IEEE/ANSI (emitidos por el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos e Instituto Nacional
Americano de Normalización). Los primeros son adoptados principalmente en Europa, mientras que los
segundos son considerados obligatorios en EE.UU. y América Latina. Independientemente del estándar
adoptado, es importante tener en cuenta la seguridad de las personas frente al peligro eléctrico y diseñar el
sistema de modo que se minimice este riesgo, sobre todo para las personas que no son expertas en
electricidad o plantas eléctricas.
En cuanto al interfaz a la red principal, cuando se adopta esta opción para la microrred, es importante
asegurar su funcionamiento cuando la microrred está aislada y cuando está conectada a la red, y que las
conmutaciones entre los dos tipos de funcionamiento estén bien optimizados.
Especialmente, mientras que para operaciones aisladas el motor principal es la calidad de la energía,
cuando la microrred tiene que operar estando conectada, hay algunas reglas técnicas adicionales definidas
por el operador de la red principal. De hecho, la microrred debe estar conectada a una red BT/MT o AT
operada por un Operador de Sistema (OS), que es el responsable de una operación fiable y segura de la red.
En la mayoría de los casos, los OS definen reglas técnicas adicionales para la conexión de microrredes con el
fin de no afectar negativamente a la fiabilidad de la red principal. Este tipo de regulación suele ser una
regulación nacional y, por lo tanto, puede ser muy diferente de un país a otro (podría ser totalmente
inexistente). Este conjunto de reglas técnicas se incluye generalmente en un Código de Red, emitido por el
OS. Este código define el rango de operación normal para tensiones y corrientes, los procedimientos para la
conexión y desconexión, los requisitos principales que deben cumplir los disyuntores, y los sistemas de
protección y control para que la microrred se integre lo mejor posible en la red principal.
65
4.4.9 Asuntos de seguridad y protección en microrredes
Los sistemas de protección tienen dos funciones principales: evitar que la gente se vea afectada por
peligros eléctricos e impedir daños en bienes.
El primer tema es el más importante, sobre todo teniendo en cuenta que las condiciones
medioambientales en los campamentos de refugiados no son ideales para equipamientos e instalaciones
eléctricos y que normalmente los refugiados no son conscientes de los riesgos asociados a la electricidad.
Por lo tanto, es responsabilidad del diseñador minimizar estos riesgos: la electricidad es peligrosa, y solo un
diseño preventivo y un funcionamiento preciso puede minimizar los peligros eléctricos.
En lo que respecta al primer punto, cualquier aparato eléctrico tiene que estar diseñado y construido de
acuerdo a estándares técnicos reconocidos. Esto garantiza que el aparato no sea peligroso para las
personas. En segundo lugar, la instalación del aparato en el sistema debe ser segura:







La conexión entre el aparato y la fuente de electricidad debe estar configurada correctamente:
el enchufe tiene que estar intacto para evitar que las personas (sobre todo los niños) puedan
tocar los conductores (incluso usando herramientas como destornilladores o similares).
Los cables tienen que ser del tamaño correcto, es decir, su sección transversal debe ser
adecuada para la potencia del aparato o grupo de aparatos conectados, y deben estar intactos.
El aislamiento no debe estar dañado en ningún punto y los cables deben estar protegidos
contra daños accidentales (por ejemplo, excavaciones); los caminos de los cables deben estar
identificados para minimizar estos riesgos.
Las conexiones entre cables y conductores deben hacerse por medio de conectores apropiados
y protegidos para evitar su contacto con las personas.
Las plantas de generación solo deben ser accesibles a personas cualificadas.
Deben colocarse carteles adecuados e incluso barreras, si es necesario, en los lugares donde
haya piezas energizadas que se puedan tocar.
En pequeñas subestaciones, donde se instalan conmutadores y transformadores, solo se debe
permitir el acceso a profesionales expertos.
Se debe instalar una serie de dispositivos protectores adecuados. En el caso de aparatos
individuales, hay disponibles disyuntores o fusibles que se instalan en el aparato para este fin.
Cuando los aparatos se conectan a una microrred, la propia microrred debe estar diseñada
para proporcionar un grado adicional de protección.
Además de la protección de la gente, el diseño de la microrred debe permitir recuperarse fácilmente de
cualquier falla (cortocircuitos, interrupciones del conductor, fallos en máquinas giratorias y
transformadores, fallos en fuentes fotovoltaicas, etc.) de modo que no tenga consecuencias peligrosas
(fuegos, explosiones, daños en edificios y daños mecánicos en bienes). Por lo tanto, la propia microrred
debe estar equipada de un sistema de protección adecuado que variará según sus características.
Es necesario que el sistema de protección de la microrred sea capaz de distinguir y responder a fallas tanto
en la red principal como en la microrred. En el caso de fallas de la red principal, la microrred debe
desconectarse rápidamente de la misma para proteger sus cargas. En el caso de una falla en la microrred, el
sistema de protección debería aislar la sección más pequeña posible del alimentador radial para eliminar la
falla en la microrred y mantener la continuidad de suministro a la sección no afectada por la avería.
66
Generación de energía eléctrica
Con respecto a la protección, en el marco de los campamentos de refugiados, uno de los temas más
importantes es la toma de tierra. Esto garantiza la seguridad personal y una operación fiable del
equipamiento.
En particular, las descargas eléctricas tienen dos causas, concretamente:


Contacto directo: una persona o animal toca un conductor vivo expuesto.
Contacto indirecto: una persona toca un marco de metal de una carga eléctrica en la que se ha
producido una falla de aislamiento.
Para proporcionar protección contra el contacto directo, se toman medidas de aislamiento y /o
distanciamiento. Estas medidas pueden reforzarse en la distribución final añadiendo protección en forma
de un dispositivo diferencial residual (DDR).
Con respecto a la protección contra contacto indirecto entre un marco energizado accidentalmente y la
tierra, la solución es conectar a tierra todos los marcos de cargas mediante los conductores protectores. Sin
embargo, esta medida no descarta la existencia de una tensión de contacto, que es peligrosa para las
personas si excede el límite convencional de tensión de seguridad (UL) definido por el estándar IEC 60479.
Esta tensión de contacto depende de los sistemas de toma de tierra (definidos en el estándar internacional
IEC 60364).
Generalmente, se deben tener en cuenta dos puntos: primero, la toma de tierra neutra, que significa el tipo
de conexión neutra a tierra del transformador o generador; segundo, la toma de tierra de protección, que
significa el tipo de conexión del marco del equipamiento a tierra. La toma de tierra neutral de BT se clasifica
ampliamente en tres tipos: TT, IT y TN.
A continuación se describen brevemente cada uno de los sistemas de toma de tierra (se describen
únicamente a modo de ejemplo; este tema requiere de personal técnico especializado en diseño,
producción y gestión de microrredes).


El sistema TN
o El transformador neutro está conectado a tierra.
o Los marcos de las cargas eléctricas están conectados a neutro.
o Este tipo de sistema tiene tres posibilidades:
 El mismo conductor funciona como neutro y como conductor protector: este es el
sistema TN-C.
 Los conductores neutro y protector están separados: este es el sistema TN-S.
 La combinación de estos dos sistemas, conocida como TN-C-S cuando el conductor
neutro y el conductor protector están separados corriente abajo de parte de la
instalación en el sistema TNC-C. Reparemos en que el TN-S no se puede situar
antes del TNC-C.
o Su funcionamiento:
 Una falla de aislamiento en una fase se convierte en cortocircuito y la pieza
defectuosa es desconectada por un dispositivo de protección de cortocircuitos
(SCPD).
El sistema TT
o El transformador neutro está conectado a tierra.
o Los marcos de las cargas eléctricas también están conectados a tierra.
o Su funcionamiento:
67


La corriente de una falla de aislamiento es limitada por la impedancia de la
conexión a tierra.
La protección es proporcionada por el DDR: la pieza defectuosa es desconectada
tan pronto como el umbral del DDR situado corriente arriba es sobrepasado por la
corriente defectuosa.
El sistema IT
o El transformador neutro no está conectado a tierra sino que está, en teoría, desenterrado.
En realidad está conectado a tierra de forma natural por las capacidades de dispersión de
los cables de la red y/o voluntariamente por una alta impedancia de alrededor de 1.500 Ω
(neutro conectado a tierra por impedancia).
o Los marcos de las cargas eléctricas están conectados a tierra.
o Su funcionamiento:
 Si ocurriera una falla de aislamiento, se desarrolla una baja corriente como
resultado de las capacidades de desviación de la red.
 El voltaje de contacto desarrollado en la conexión del marco a tierra (no más de
unos cuantos voltios) no es peligroso.
 Si ocurre una segunda falla en otra fase antes de que la primera falla haya sido
eliminada, los marcos de las cargas en cuestión son llevadas al potencial
desarrollado por la corriente defectuosa en el conductor protector (PE) que los
conecta. Los SCPD (para los marcos interconectados por un PE) o los RCD (para los
marcos con conexiones a tierra separadas) proporcionan la protección necesaria.
Los TN-C-S y TT son la opción recomendada para la toma de tierra de la microrred. En cualquier caso el
sistema neutro de toma de tierra para una microrred debe asegurar la protección efectiva de las fallas, la
integridad en el aislamiento y la seguridad tanto bajo operación aislada como en la conectada a la red.
4.4.10
Funcionamiento de microrredes en campamentos de refugiados
En los campamentos de refugiados, se pueden prever dos problemas principales para el funcionamiento de
microrredes más o menos extensas: el mantenimiento y la compartición de los costes. De hecho, ambos
son muy importantes para garantizar que las importantes inversiones iniciales no se desperdicien y que la
planta funcione durante mucho tiempo.
Mientras que, para los aparatos aislados, el mantenimiento no es un problema, ya que un aparato roto se
puede sustituir fácilmente, la presencia de una microrred es a menudo el problema principal. Existen
muchos ejemplos, en zonas rurales de países en vías de desarrollo, de microrredes diseñadas de acuerdo
con buenas prácticas que funcionan perfectamente durante un tiempo, pero que son abandonadas en
cuanto algo se rompen. Si hay microrredes (sistemas con muchos aparatos interconectados) es importante
designar un ciudadano responsable (de un modo más o menos institucional). Este tiene que ser capaz de
llevar a cabo las actividades habituales de mantenimiento en la maquinaria y tomar decisiones si se rompe
un componente y tiene que reemplazarse; tiene que poder encargarse de tareas diarias simples, como
comprar combustible, gestionar alarmas simples, lubricar las máquinas, etc. También debe pedir asistencia
técnica experta cuando sea necesario para restaurar el suministro lo antes posible.
En cuanto al segundo problema, compartir los costes, se ha demostrado que es muy importante para
conseguir que la gente use los aparatos y plantas eléctricos correctamente. La cuestión es muy compleja y
no es adecuado tratarla aquí, puesto que implica consideraciones sociales y sicológicas. Sin embargo, es
necesario destacar que la adopción de un criterio adecuado para compartir los costes (no necesariamente
todos los costes reales: incluso una parte de los costes puede ser suficiente) hace que la gente sea más
68
Generación de energía eléctrica
responsable con respecto a la infraestructura y los bienes compartidos, y que los utilicen y los cuiden de la
mejor manera posible, porque de algún modo los consideran propiedad suya.
69
5 Suministro de agua
El suministro de agua es una de las necesidades más básicas para la vida de las personas y su desarrollo. En
la situación concreta de los campamentos de refugiados y asentamientos informales, la prioridad es
normalmente el suministro de agua doméstico. Se usa principalmente para beber, cocinar y para higiene
personal. Con la finalidad de garantizar un suministro de agua seguro para la gente en situación de
emergencia, se deben que considerar estos elementos clave:
1. Valorar las fuentes existentes e identificar nuevas fuentes: requiere una valoración profunda de la
localización, y una comprensión de los requisitos de la población desplazada y la condición de
cualquier suministro de agua existente. Las principales fuentes de agua pueden resumirse en el
siguiente esquema:
Camiones
cisterna
Agua de lluvia
Agua
subterránea
Aguas de
superficie
Manantiales
Ríos
Pozos
Arroyos
Perforaciones
Embalses y
lagos
Figura 47: fuentes de agua.
El agua de superficie casi siempre está contaminada y requiere tratamiento, mientras que el agua
subterránea normalmente no requiere ningún tratamiento si la fuente de agua está bien protegida. En las
emergencias, el agua no puede tratarse y no hay agua segura disponible en el vecindario. Por lo tanto, la
forma más común de suministrar agua es por medio de cisternas. Es un método caro, pero puede ofrecer
flexibilidad de distribución.
2. Proteger las fuentes: las fuentes de agua tienen que estar protegidas de cualquier tipo de
contaminación. Se ha de prestar mucha atención, especialmente a la ubicación de las letrinas y a la
zona de pastoreo, que tienen que emplazarse lejos de las fuentes de agua y, en el caso de los ríos,
situarse corriente abajo del punto de abastecimiento.
3. Proporcionar distribución, transporte y almacenamiento: normalmente, las fuentes de agua están
lejos del campamento. Por lo tanto, excepto las cisternas, el agua es bombeada desde la fuente y
recolectada en un espacio de almacenamiento en el campamento.
70
Suministro de agua
4. Proporcionar tratamiento: es poco probable que el agua extraída en situaciones críticas sea
completamente segura para el consumo. Por lo tanto, el agua tiene que ser sometida a un
tratamiento adecuado antes de beberse.
5. Fomentar la higiene: debido a las condiciones críticas de los campamentos de refugiados, es
importantísimo concienciar a la gente de la importancia de mantener unas prácticas de higiene
básicas. Por lo tanto, es importante saber qué prácticas culturales existen y qué necesidades tienen
que comunicarse a la gente. Por ejemplo, las prácticas más importantes e inmediatas en las que
centrarse durante las emergencias son:
o
o
Lavarse las manos (sobre todo después de la defecación)
Eliminar las heces de forma segura.
Para campamentos y asentamientos permanentes más organizados, es sumamente importante garantizar
también las siguientes prácticas:
o
o
Uso y mantenimiento apropiados de las instalaciones de saneamiento.
Almacenamiento seguro del agua.
Se puede encontrar información detallada de la gestión de estos elementos en SUMINISTRO DE AGUA EN
EMERGENCIAS, de Practical Action. El Centro de Ingeniería y Desarrollo del Agua (WEDC) de la universidad
de Loughborough ha elaborado un manual exhaustivo de valoración de fuentes de agua en emergencias.
ACNUR ha escrito una Guía de campo para agua y saneamiento en emergencias y un Manual de
emergencias. Asimismo, es digno de mención Salud medioambiental en emergencias y desastres – UNA
GUÍA PRÁCTICA, editado por B. Wisner, J. Adams.
Este manual destaca el vínculo existente entre la energía, el agua y los alimentos, y analiza los puntos tres y
cuatro enumerados arriba mediante la descripción de las tecnologías para sistemas de bombeo de agua y
purificación de agua.
5.1 Sistemas de bombeo de agua
Tras una breve descripción de los principales sistemas de bombeo, la atención principal de esta sección se
centra en examinar todas las alternativas para acoplar las bombas con la tecnología de generación de
energía apropiada en función de las necesidades y recursos locales. Tradicionalmente los principales
sistemas usados para bombear agua son las bombas a diésel, gasolina y queroseno, pero la necesidad de
resolver el problema relativo al suministro inestable de combustible en algunas áreas remotas está
aumentando el desarrollo de bombas solares fotovoltaicas y turbinas eólicas fiables. La suposición principal
de esta sección es que el acceso a electricidad de la red asequible y fiable no es posible. De hecho, usar la
energía de la red como fuente de energía para aplicaciones de bombeo de agua es la solución más fiable,
porque no hay necesidad de baterías (en el caso de bombeo solar fotovoltaico y eólico) o almacenamiento
de agua, y el suministro de energía es fiable sin problemas de transmisión o generación de energía.
Antes de analizar los aspectos tecnológicos de todos estos sistemas, hay que aclarar algunos puntos breves
relativos al suministro de agua:
1) Necesidades de agua
Es necesaria una estimación correcta de las necesidades de agua de una comunidad para evitar
sobredimensionar (desperdicio de dinero) o subdimensionar (inútil y desalentador) el sistema. Un
sistema usado para el suministro doméstico de agua se dimensiona en base a la población1 y el uso
diario de agua per cápita (de 10 a 40 en campamentos de refugiados). Se recomienda un suministro de
un mínimo de 15 L por persona y día (Proyecto SPHERE). Si la inmediatez de la emergencia impide
1
Si los asentamientos o los campamentos son permanentes, el diseño del sistema debe tener en cuenta el aumento de la población
en el futuro o el máximo número de personas que pueden acoger.
71
suministrar a la gente esa cantidad diaria de agua, es necesario seguir el proceso escalonado descrito
en la tabla 4.
Tabla 4: cantidad diaria de agua aceptable necesaria (WHO, WEDC).
Tiempo desde la solución
inicial
Cantidad de agua
(litros/persona/día)
Máxima distancia de los refugios
a los puntos de agua (km)
2 semana a 1 mes
1 a 3 meses
3 a 6 meses
5
10
15 (+)
1
1
0,5
Además, también es importante considerar la hora punta de la demanda para confirmar la compatibilidad
del sistema (p. ej.: las tuberías, bombas, almacenamiento) con la demanda más alta de agua durante el día.
Las horas punta ocurren típicamente por la la tarde, cuando la gente se lava y come. La demanda de la hora
punta se calcula sumando las cantidades de agua consumidas por cada actividad a la misma hora.
El uso de agua para el ganado y las necesidades agrícolas es raro en los campamentos de refugiados. De lo
contrario, la demanda de agua para abrevar al ganado es estimada según el consumo de agua diario,
multiplicando el número de animales por las necesidades de agua per cápita (ver tabla siguiente):
Tabla 5: necesidades de agua de los animales.
Animal
Consumo diario de agua
[litro/animal]
Vacas lecheras
Vacas para carne
Caballos y mulas
Terneros
Cerdos
Ovejas y cabras
Pollos
80
50
50
30
20
10
0,1
Por otra parte, el riego de los cultivos necesita una gran cantidad de agua, que varía de un cultivo a otro y
según del tipo de suelo, los métodos de riego, las condiciones meteorológicas y otros factores. Es necesario
dimensionar todos los sistemas de riego para necesidades de agua en hora punta según la estación. A
continuación se ofrecen indicaciones basadas en la práctica:
Tabla 6: agua para riego.
Cultivo
Arroz
Granjas rurales
Cereales
Caña de azúcar
Algodón
Necesidad diaria de agua
[m3/ha]
100
60
45
65
55
72
Suministro de agua
2) Cabeza hidráulica
La cabeza de bombeo hidráulico es la altura de una columna de agua que produciría la presión que
experimenta la bomba. Es una medida especifica de presión liquida que una bomba debe transferir al
agua para elevarla a una altura especifica o para superar las perdidas por fricción. Por ejemplo, el agua
bombeada desde pozos profundos experimenta una cabeza hidráulica de bombeo igual a la suma de las
siguientes cabezas:
1. Nivel estático del agua, que es la altura sobre la que tiene que bombearse el agua. Si la bomba
se sumerge, es la altura desde el nivel del agua en el pozo hasta la altura donde se usa
(normalmente el nivel del suelo).
2. Nivel de descargado (si existe) es la altura del depósito donde se almacena el agua y luego se
distribuye usando la gravedad.
3. Bajada es la distancia bajo la capa freática, cuando se apaga un sistema, a la cual cae el agua
cuando se está efectuando un bombeo de estado constante.
4. Cabeza de fricción es la medida específica de las pérdidas de presión que experimenta el agua
debido a las pérdidas por distribución y concentración de fricción. En el sistema expuesto en el
ejemplo siguiente, son una pequeña fracción. Por otra parte representan casi la cantidad total
de la cabeza de bombeo en el caso del riego con una bomba flotante situada a nivel del suelo.
Figura 48: carga hidráulica en un sistema de bombeo eólico.
3) Almacenamiento de agua
El almacenamiento de agua es necesario para gestionar mejor el suministro de agua. Permite hacer
frente a horas punta y condiciones meteorológicas desfavorables, que son críticas especialmente para
el bombeo solar y eólico. Generalmente se recomienda un almacenamiento de 3 a 5 días, y no superior
debido al riesgo de proliferación de microorganismos como bacterias o formación de agua pútrida.
Los depósitos de agua se hacen normalmente con acero, cloruro de polivinilo (PVC), fibra de vidrio,
hormigón o mampostería. En el caso de los almacenamientos de acero, es importante impedir la
73
formación de herrumbre usando pintura antioxidante. Con un depósito de agua, la bomba se
dimensiona en función de las necesidades diarias de agua.
4) Distribución
El almacenamiento subterráneo es mejor para abrevar ganado, porque los animales pueden beber
directamente de él. Por otra parte, la mejor manera de almacenar agua para el suministro doméstico a
través de una red de distribución es poniendo el depósito a un nivel más alto para la distribución. De
hecho, permite la distribución de agua a los usuarios finales. La figura siguiente muestra un suministro
de agua tradicional para un pueblo mediante una turbina eólica eléctrica.
Figura 49: sistema de bombeo y distribución.
Primero se bombea el agua a la cisterna y luego se suministra a través de la red de distribución usando
la gravedad. El depósito tiene que estar lo suficientemente alto como para suministrar el agua con la
presión correcta para poder superar las pérdidas en la red de distribución. Cuando no hay red de
distribución y la gente coge el agua directamente de la fuente, poner el almacenamiento a un nivel más
alto supondría un desperdicio de energía, porque no hay necesidad de superar las pérdidas por fricción
de la red de distribución debidas a la gravedad natural.
Con esta premisa, antes de analizar los sistemas de bombeo hay que considerar los siguientes tipos de
bombas:


Bombas volumétricas que funcionan desplazando una cantidad de agua usando varios mecanismos
como pistones, cilindros y diafragmas elásticos. Durante el funcionamiento de la bomba, el agua
empieza a fluir a la cavidad del lado de la succión mientras se expande y fluye afuera por el lado de
la descarga y la cavidad se contrae.
Bombas centrifugas, a diferencia de las bombas volumétricas, estas están diseñadas para una
cabeza fija, y cada desviación del punto del diseño causa una reducción en el valor de su eficiencia.
Las bombas centrífugas aceleran el agua en un dispositivo giratorio llamado “propulsor” mediante
una potencia de entrada eléctrica o mecánica. La bomba de voluta es la más común: el fluido que
entra en la bomba es acelerado por el propulsor, que gira a alta velocidad, y bombeado hacia fuera
de la carcasa; el vacío que se crea en el ojo del propulsor permite atraer más agua hacia del
dispositivo.
Los sistemas de bombeo de agua pueden subdividirse en dos macroáreas, sistemas de bombeo eléctricos y
sistemas de bombeo mecánicos, analizadas en las siguientes secciones.
74
Suministro de agua
5.1.1
Sistemas de bombeo eléctricos
Estos sistemas se caracterizan por tener una motobomba compuesta por un motor eléctrico acoplado a una
bomba que puede ser centrífuga o volumétrica, mediante diversos tipos de acoplamiento (p. ej.: correa y
polea, tornillo de alimentación, acoplamiento directo con engranaje de piñón y cremallera o brida de
pernos, transmisión de engranaje). Existe una gran selección de motobombas y su elección depende de las
necesidades diarias de agua, la cabeza de bombeo y la fuente de agua:



La unidad de motobomba sumergida es el tipo de unidad de bombeo más conveniente y común para
suministrar agua a los pueblos, porque es simple de instalar, es segura e impide la cavitación.
La motobomba flotante es un tipo de sistema de bombeo sugerido para bombear agua de superficie
para riego y drenaje.
La motobomba montada en superficie es un tipo de unidad que se debe montar en una superficie plana
sin posibilidad de que el agua salpique a la bomba. Se recomienda para trabajos de cabeza baja tanto
con bombas volumétricas como con centrífugas.
Todos estos tipos de unidades son alimentados con diferentes fuentes de energía eléctrica, y en la figura
siguiente se presenta un plano del sistema:
Figura 50: fuentes de energía eléctrica para bombeo de agua.
Un sistema eléctrico de bombeo de agua se compone de un generador (que convierte renovables o energía
de combustible en energía eléctrica), un motor eléctrico (que convierte la energía eléctrica en energía
mecánica) y una bomba (que convierte la energía mecánica en energía hidráulica). El esquema anterior
presenta los componentes principales por separado, pero normalmente las soluciones ya están integradas.
El inversor solo es necesario en caso de incompatibilidad entre el generador de electricidad y el motor
eléctrico (p. ej.: acoplar un generador fotovoltaico a un motor de CA). Los generadores de electricidad más
comunes son:
-
Generadores solares fotovoltaicos
75
-
Generadores eólicos
Generadores diésel
Generadores a gasolina
Los detalles sobre estas tecnologías y su dimensionamiento se describen en las fichas técnicas. Las
siguientes tablas resumen las principales ventajas, desventajas y aplicaciones de estos sistemas:
Tabla 7: comparación entre distintos sistemas de bombeo eléctricos.
Fortalezas
 sin coste de
combustible
 funcionamiento
sin vigilancia
Solar
 poco
fotovoltaico
mantenimiento
 fácil instalación
 larga vida (20
años)
 sin coste de
combustible
 funcionamiento sin
vigilancia
 mantenimiento
Eólico
fácil
 adecuado para
fabricación local
 larga vida



Diésel y
gasolina

baja inversión
portátil
instalación fácil y
muy rápida
uso extendido
Debilidades
 alta inversión
 almacenaje agua
 reparaciones
requieren técnicos
especializados
 no muy adecuado
para riego








5.1.2
necesidad de
diseño del sistema
y planificación del
proyecto
almacenamiento
de agua
no es fácil de
instalar
no muy adecuado
para el riego
alto coste de
mantenimiento
suministro de
combustible caro
previsión de vida
corta
contaminación
acústica y de humo
Aplicación y detalles
‘Solar Water Pumping Guide
by Green Empowerment’
(http://greenempowerment.o
rg/wpcontent/uploads/2013/07/Sol
arWaterPumpingManual_jan2
007.pdf)
‘WINDPUMPING by Practical
Action
(http://practicalaction.org/doc
s/technical_information_servi
ce/windpumps.pdf)
SPERONI WaterPumps
(http://www.speroni.it/public
/en/prodotti_categorie.php?id
_az=25)
HATZ Diesel
(http://www.hatzdiesel.com/en/products/syste
ms/pumping-systems/)
Sistemas de bombeo mecánicos
Los sistemas de bombeo mecánicos funcionan sin consumir electricidad. Estas son algunas de sus
principales ventajas:
-
No hay costes de electricidad.
Menor coste de inversión debido a menos componentes (motor eléctrico, inversor, baterías).
Planta menos compleja.
No hay pérdidas eléctricas.
76
Suministro de agua
La entrada mecánica proviene de energías renovables y trabajo humano sobre todo. Los principales
sistemas capaces de bombear agua sin consumir electricidad son:
1. Bombas manuales: se usan para bombear las “aguas subterráneas” mediante activación del
mecanismo con esfuerzo manual.
2. Bombas eólicas mecánicas: se usan para bombear las “aguas subterráneas” usando la energía del
viento que es convertida en energía mecánica mediante turbinas de viento multilaminares.
3. Bombas de ariete hidráulico: son sistemas automáticos especiales que elevan una cantidad de agua
usando una pequeña caída de agua desde poca altura. Bombas diésel mecanizadas: son como las
bombas eléctricas, con la única diferencia de que no tienen generador eléctrico; se las prefiere a las
bombas diésel eléctricas si no hay un uso posterior del grupo electrógeno para aplicaciones
eléctricas.
Puesto que la electricidad es a menudo un punto crítico en los campamentos de refugiados, estas
tecnologías pueden ser una solución conveniente para bombear agua. Se analizan por separado en las
fichas técnicas.
77
5.2 Tratamiento del agua
Los campamentos de refugiados y asentamientos informales están, a menudo, superpoblados y carecen de
instalaciones de saneamiento mejoradas y de un suministro de agua seguro. Los contaminantes del agua se
pueden agrupar en tres categorías generales:



Contaminantes biológicos: consisten en diversas bacterias, virus y helmintos, que se reproducen en
la materia fecal y en las algas, pero también organismos parásitos como los nematodos y los
platelmintos. Es fundamental impedir la contaminación fecal separando las letrinas de los puntos
de suministro de agua.
Contaminantes físicos: consisten en partículas y sólidos en suspensión, que pueden ser nocivos y
facilitar la proliferación de bacterias.
Contaminantes químicos: son contaminantes causados por la polución y por procesos naturales,
como nitratos, arsénico y flúor, que incrementan el riesgo de cianosis, cáncer y manchas en los
dientes.
Considerando la situación crítica en los campamentos, la necesidad de agua limpia suele ser inmediata. Por
lo tanto, es fundamental establecer sistemas que depuren el agua y contribuyan a garantizar los estándares
mínimos para la calidad del agua en una situación de emergencia. En primer lugar, es básico asegurarse de
minimizar los contaminantes físicos y bacteriológicos mediante los siguientes sistemas de tratamiento:

Filtro de arcilla: uno de los filtros de agua más eficientes consiste en colocar una vasija de arcilla
porosa en un receptáculo de plástico. El agua pasa a través de los microporos mientras que las
partículas se quedan atrapadas. Para lograr un mayor efecto del tratamiento, los filtros se
sumergen en una solución coloidal de plata de baja concentración que permite matar el 98 % de las
bacterias causantes de la diarrea. Es importante limpiar la vasija de arcilla frecuentemente.
Figura 51: esquema de filtro de arcilla.

Cloración: es el método más simple para
desinfectar el agua, porque mata la gran mayoría de
organismos biológicos, como las bacterias, al añadir
Figura 52: muestra del uso de cloro.
78
Suministro de agua
cloro al agua a una temperatura entre 18 °C y 30 °C. El método de tratamiento es normalmente un
dispositivo portátil de purificación de agua (punto de uso) usado por los consumidores con una
solución diluida de hipoclorito de sodio (blanqueador de cloro) colocado en un recipiente de
tamaño estándar. Este método requiere filtrar el agua de antemano para reducir la turbiedad;
como alternativa, existen soluciones coagulantes y cloradas que reducen la turbiedad del agua. La
cloración no destruye todos los microorganismos pero es considerado el desinfectante de
emergencia disponible más efectivo.
El cloro tiene que añadirse en la proporción correcta, porque el cloro residual es dañino para la
salud. Es fundamental disponer de un pequeño comparador portátil (se puede comprar). A título
indicativo, el cloro residual después de la desinfección tiene que ser menor de 0,3-0,5 mg/l. El
tiempo de contacto es fundamental para alcanzar el nivel apropiado de purificación; depende del
valor del pH del agua y del cloro residual:
minutos requeridos [min] =
K
mg
cloro residual ( )
l
donde k es un número que depende del valor del pH:
Tabla 8: valores de K para determinar el tiempo de contacto del cloro en el agua.

pH
K
6,5
7,0
7,5
8,0
8,5
9,0
6
12
18
24
30
36
Filtro de tela: este sencillo sistema puede reducir la turbiedad del agua; el agua pasa a través de un
trozo de tela y, de este modo, no mata bacterias ni virus, pero elimina partículas del agua. Las telas
tienen que limpiarse con frecuencia para evitar la contaminación biológica.
79
Figura 53: filtros de tela.

Desinfección solar del agua (también conocida como SODIS): este sistema elimina los patógenos
del agua con una combinación de rayos UV y alta temperatura del agua que mata la mayoría de
bacterias, protozoos, virus, levaduras, algas y hongos. Puede reproducirse fácilmente colocando
botellas transparentes de agua bajo los rayos del sol (preferiblemente en un tejado de metal
corrugado). Puede eliminar hasta el 99,9 % de bacterias patógenas, pero depende en gran medida
de la intensidad de la radiación solar (de 6 horas a 2 días en caso de sol intermitente) y también de
la turbiedad. Por lo tanto se recomienda la filtración antes del SODIS.
Figura 54: pasos de la desinfección solar del agua.

Hervir el agua: se logra la esterilización completa del agua si se ha filtrado anteriormente. Llevar el
agua a ebullición requiere una gran cantidad de energía.
80
Suministro de agua
Tabla 9: comparación entre diferentes sistemas de tratamiento de agua.
Fortalezas


Filtro de
arcilla




Cloración





Desinfección
solar del
agua (SODIS)




reducción de bacterias y
protozoos en el agua
simplicidad de uso y
mejora estética del agua
tratada
reducción de enfermedad
diarreica entre los
usuarios
potencialmente larga vida
coste único
reducción de la mayoría
de bacterias y virus en el
agua
protección residual contra
la contaminación
aceptabilidad por la
facilidad de uso
bajo coste
reducción de los virus,
bacterias y protozoos
reducción de enfermedad
diarreica entre los
usuarios
simplicidad de uso
sin coste para el usuario,
aparte de las botellas de
plástico
cambio mínimo en el
sabor del agua
probabilidad mínima de
recontaminación gracias a
un almacenamiento seguro
Debilidades
 baja efectividad contra virus
 la falta de protección residual
puede conducir a
recontaminación si el agua
tratada se almacena de forma
insegura
 rotura del filtro
 limpieza frecuente
 velocidad de flujo lenta de 1-3
litros por hora (más lenta en
aguas turbias).
 baja protección contra los
quistes parasitarios
 menor efectividad en aguas
turbias contaminadas con
compuestos orgánicos o
algunos compuestos
inorgánicos
 posible alteración de sabor y
olor
 necesidad de controlar la
solución (comparador);







Hervido del
agua
inactivación de bacterias,
virus y protozoos incluso
en agua turbia o
contaminada


pretratamiento de aguas con
mayor turbiedad
volumen limitado de agua que
puede tratarse de una vez
duración del tiempo requerido
para tratar el agua (más de 6
horas si hace sol)
necesidad de una gran
cantidad de botellas de
plástico intactas, limpias,
apropiadas
falta de protección residual
contra la recontaminación
posibles heridas por
quemaduras y aumento del
riesgo de infecciones
respiratorias por cocinas o
fuegos en el interior
posible alto coste de fuente de
combustible (con riesgo
simultáneo de deforestación) y
coste de oportunidad de
recolectar combustible
posibles objeciones del usuario
al sabor
Pertinencia
Apropiado en áreas con
capacidad para la
producción de filtros de
cerámica de calidad, una
red de distribución para
sustituir las piezas rotas
y formación del usuario
sobre cómo usar y
mantener el filtro
correctamente.
Apropiada en áreas con
una cadena de
suministro regular (p. ej.:
depósitos), con
turbiedad del agua
relativamente baja y
donde se puede animar
a la gente a usarla
correctamente.
Apropiada en áreas
donde hay disponibilidad
de botellas de plástico
apropiadas, intactas y
limpias.
Apropiado en áreas con
un suministro asequible
y accesible de
combustible para
cocinar, una tradición
cultural de hervido y
donde el agua es
almacenada de manera
segura después de
hervida.
81
No todos los campamentos de refugiados y asentamientos informales se caracterizan por situaciones
críticas que requieren una acción inmediata de tratamiento de agua. En este caso, se pueden implementar
métodos más avanzados. Son más eficientes y fiables, pero tienden a ser más caros y complejos:

Filtro de bioarena: es un método innovador y de bajo coste que permite tratar el agua llenando un
pequeño depósito con capas de grava y arena. El agua se purifica al pasar a través de estas y crear
una biopelícula activa. Permite eliminar la mayoría de bacterias y metales pesados. Se puede
consultar más información en las fichas técnicas.

Destilación solar: este sistema permite purificar el agua por destilación. El vapor condensado
queda libre de cualquier sal, nitratos y metales pesados como el arsénico, así como de patógenos y
otros contaminantes biológicos. La ventaja principal es que se puede construir localmente, es
duradero y requiere un mantenimiento mínimo, pero su eficiencia está relacionada estrictamente
con su aislamiento y diseño. Se puede consultar más información en las fichas técnicas.

Lámparas UV: estos aparatos generan rayos UV que desinfectan el agua cuando su luz entra en
contacto con los microorganismos y ataca el núcleo genético del microorganismo y su capacidad de
reproducción. Representan un método rápido, fiable y rentable que puede destruir el 99,99 % de
los microorganismos nocivos. Necesitan electricidad para funcionar y pueden acoplarse a sistemas
solares fotovoltaicos. Se puede consultar más información en la hoja técnica.

Filtros de membrana: los filtros de membrana o “membranas”, como se les llama comúnmente,
son películas de polímeros con índices de porosidad específicos. Dejan fluir el agua a través de
ellos, mientras que capturan las partículas y los microorganismos que exceden su índice de
porosidad actuando de barrera física para ellos. Permiten tratar el agua contra los contaminantes
físicos y biológicos, como protozoos y bacterias. Se puede consultar más información en la hoja
técnica.
En el caso de los contaminantes químicos, se debe tener en cuenta un tratamiento específico. Los más
efectivos son adsorción y ablandamiento del Agua. La destilación solar elimina el arsénico, los nitratos y
metales pesados, pero a menudo es demasiado lenta para la demanda de agua potable (ver la ficha
técnica).

Adsorción: las tecnologías de adsorción permiten eliminar contaminantes orgánicos e inorgánicos
(como arsénico), el sabor y el olor del agua. El fenómeno de la adsorción ocurre cuando los iones y
las moléculas de una sustancia (los contaminantes) se adhieren a la superficie de la molécula de
otra sustancia (el adsorbente) o enlazan con ella. Algunos adsorbentes usados en plantas de
potabilización de agua son carbón activado y alúmina activada para eliminar el flúor.
Un filtro de carbón activado está hecho de pequeñas partículas con un área superficial muy alta
gracias a sus numerosos pequeños poros a los que se adhieren los contaminantes. La duración del
tiempo de contacto entre el agua y el carbón y la cantidad de carbón por litro de agua dependen
del tipo de contaminante que tiene que eliminarse. Los filtros tienen una vida útil (punto final) que
indica el tiempo de saturación (cuando están llenos de contaminantes). Los filtros se venden
normalmente con indicaciones sobre su capacidad y su duración. En ausencia de estos, se puede
hacer un cálculo aproximado del tiempo para su sustitución dividiendo la capacidad del filtro por el
consumo diario de agua (p. ej.: la duración de un filtro con una capacidad de 150 litros se calcula de
forma aproximada dividiendo 150 litros entre la cantidad de agua bebida o usada para cocinar en el
hogar, es decir, entre 20 y 30 litros). Un sistema de carbón activado cuesta entre 10 y 15 dólares y
los filtros de sustitución no son caros (p. ej.: un filtro con capacidad de 150 litros cuesta de 2 a 5
dólares).
82
Suministro de agua
Figura 55: diagrama de un filtro de carbón activado.
La alúmina activada es un material altamente poroso y granular consistente en trihidrato de
aluminio. Los filtros hechos de este material se usan esencialmente para la absorción de fluoruro.
Al igual que los filtros de carbón activado, los de alúmina requieren un considerable tiempo de
contacto con el agua para alcanzar el mayor índice de eliminación de fluoruro. En un cartucho
filtrante estándar de 2.5x10” (6,25x25 cm), la velocidad de flujo tiene que ser menor de 250 ml por
minuto (1 litro por cada 4 minutos). Los filtros de carbón podrían integrarse en el filtro de bioarena
como una capa intermedia de carbón activo granulado.

Ablandamiento del agua: el ablandamiento del agua es un proceso que permite reducir la
concentración de calcio, magnesio y otros cationes (iones cargados positivamente) metálicos en el
agua. Funciona mediante la tecnología de intercambio de iones, que elimina selectivamente del
agua especies inorgánicas cargadas mediante una resina de ion específico. Su superficie está
cubierta de grupos funcionales cargados que mantienen los iones contaminantes mediante
atracción electrostática. A diferencia de los métodos de sorción, tiene un tiempo de contacto corto
y la resina se puede regenerar; además es sensible al pH y puede lograr una recuperación del agua
de más del 98 %. Es muy caro: cuesta cientos de dólares.
Los tratamientos químicos no eliminan de forma efectiva las partículas, pirógenos o bacterias, y tienen que
usarse en serie junto con los otros tratamientos descritos anteriormente.
83
6 Fichas técnicas
6.1 Tecnologías de cocinado
Cocinas de barro
Descripción de la tecnología
En la mayoría de las cocinas de barro se usa leña, pero pueden adaptarse para
usar carbón vegetal insertando una rejilla o soporte similar dentro de la
cámara de combustión.
Los refugiados y otras personas locales pueden construir cocinas de barro con
facilidad, usando materiales disponibles y siguiendo unos principios de diseño
simples. Esto hace que el coste sea muy bajo o nulo. Por lo tanto, este tipo de
cocina puede ser especialmente útil en situaciones de escasez de recursos
económicos. Debido a sus características, las cocinas de barro deben usarse
solo en situaciones donde el uso y fomento de cocinas prefabricadas más
duraderas no sea viable.
Se pueden llegar a ahorrar un 20-50 % de energía con respecto al fuego de
tres piedras, dependiendo del diseño y la habilidad del fabricante.
Requisitos de utilización
Para impedir accidentes y llamaradas, es fundamental evitar colocar objetos inflamables cerca de las cocinas.
Las cocinas sin chimenea tienen que usarse en espacios abiertos y bien ventilados para minimizar la inhalación de
gases de combustión.
En lo que respecta a las condiciones meteorológicas, la humedad podría ser un problema, ya que puede acelerar la
degradación de las cocinas. Estas tienen que estar protegidas de la lluvia, que disuelve el barro.
Finalmente, es conveniente cerrar la puerta cuando no se está usando para mantenerla caliente y aumentar su
eficiencia.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las cocinas construidas por el usuario podrían tener una baja eficiencia y durabilidad si no se aplican los principios
de diseño de manera rigurosa. Por esta razón, los fabricantes de cocinas pueden ser gente local, pero deben estar
formados.
Las cocinas no están hechas solamente de barro, sino con una combinación de arcilla, arena y paja/hierba u otros
materiales similares: a menor calidad, mayor probabilidad y frecuencia de agrietamientos y pérdida de eficiencia.
Sin embargo si no hay arcilla pura disponible, también puede usarse cualquier tipo de tierra arcillosa. Mezclar la
arcilla con otros materiales, como paja, hierba, excrementos de animales u otros materiales fibrosos como caña de
azúcar o cascaras de arroz, mejora la resistencia y reduce la formación de grietas.
Con la finalidad de obtener la mayor eficiencia posible, el parámetro fundamental es la distancia desde el suelo a
la base de la cazuela. Esta debería ser de unos 20 cm, para que la leña arda correctamente.
84
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Las paredes de la cocina deben tener la anchura de una mano colocada abierta sobre el suelo (5-7 cm) para
conseguir el mayor equilibrio posible entre las propiedades de aislamiento y la capacidad de calentarse en un
tiempo razonable.
Si la cocina tiene dos entradas para el fuego, las puertas tienen que estar una junto a otra. Esto permite que el aire
fluya hacia dentro por ambas puertas y recoger las llamas debajo de la cazuela, en lugar de fluir hacia dentro por
una puerta y hacia fuera por la otra.
El diámetro interno de la cocina debe encajar con el tamaño de la cazuela para así reducir cualquier pérdida de
calor. Si se construye la chimenea, esta se ha de colocar formando un ángulo con respecto a los orificios; su
diámetro debe ser igual a la longitud del dedo corazón y, en general, más corto que la anchura de la puerta de la
cocina. La chimenea tiene que construirse contra la pared de la casa y su altura por encima del tejado debe ser al
menos igual a la longitud de un brazo desde los dedos hasta el codo. Si la casa tiene una techumbre de hierba, la
chimenea tiene que dirigirse hacia fuera desde el punto más elevado de la pared. La regla común es que una
chimenea que pase a través de la pared debe tener al menos 90 cm de altura y un diámetro de 10 cm; y la sección
que está dentro de la casa debe ser igual a la longitud del brazo.
En lo que respecta a la puerta, su altura y anchura deben tener de las mismas dimensiones que la palma de una
mano. No debería haber más de dos respiraderos en una sola cocina, y estos deber estar juntos, y los canales
conectores deben ser al menos tan anchos como un puño.
Una vez moldeadas, las cocinas de barro secarse por completo de su primer encendido. El tiempo que se requiere
varía considerablemente dependiendo de los materiales de construcción, la humedad y el tamaño. Usar las cocinas
antes de que estén totalmente secas reduce su durabilidad.
Para concluir, es importante recordar que las cocinas de barro requieren reparaciones y mantenimiento
constantes para evitar el deterioro continuo que desanima a los usuarios.
85
Los pasos siguientes explican cómo construir una cocina de barro:
1.
El barro tiene que prepararse mezclando tierra y agua.
2.
Una vez que se haya mojado bien una cazuela de un tamaño apropiado y se haya puesto en posición,
esparza barro por los lados de la cazuela hasta que el barro llegue al borde superior.
3.
Empiece a girar la cazuela; muévala hacia arriba y siga acumulando barro a su alrededor hasta el borde
superior. Cuando gire la cazuela, recuerde girarla siempre en la misma dirección, pues esto ayuda a
conservar la forma.
4.
Dé forma a los laterales de la cocina con un cuchillo y recorte las puertas del tamaño de la palma de su
mano, una junto a otra. Haga un rodillo de barro con las manos para preparar reposacazuelas y fíjelos
contra la pared interior de la cocina usando la posición de la cocina de tres piedras. Usando un dedo,
marque tres salidas de humo entre los reposacazuelas.
5.
Se debe dejar que la cocina se seque por completo (dos semanas más o menos). Si salen grietas, repárelas
y acabe las paredes exteriores embadurnándolas con estiércol de vaca y ceniza (la proporción del
86
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
estiércol de vaca y ceniza en la mezcla es de dos partes de estiércol de vaca por una parte de ceniza). Deje
que la cocina se seque durante otras dos semanas antes de usarla.
Funcionamiento y mantenimiento
La cocina se puede alimentar con madera, carbón vegetal o residuos (dependiendo del modelo). Para lograr el
mayor rendimiento posible, es importante secar la madera antes de quemar combustible.
Debido a su constante exposición al calor, las cocinas requieren una constante reparación por parte del usuario.
Características morfológicas y tamaño
Las cocinas de barro son intrínsecamente modulares: se pueden crear versiones de dos ollas y de varias ollas, con
o sin chimenea.
Advertencias
Para evitar quemaduras, es necesario prestar atención a las llamas abiertas que salen de la cámara de combustión
y por el acceso de la cocina.
El compartimento de combustible no debe estar lleno de madera, porque esto causa una reducción en la eficiencia
de combustión.
Finalmente, si no se construye una chimenea, se debe tener cuidado de no respirar los gases tóxicos que salen de
la cocina y de usar la cocina en un espacio al aire libre.
Características técnicas y económicas
Aparte del fuego abierto, las cocinas de barro son las más baratas, con costes que van de 0 a 5 dólares: este es el
tipo de cocina más barato.
Su eficiencia es baja (15-25 %), pero más alta que los fuegos abiertos, y permite a los usuarios ahorrar un 20-25 %
de energía con respecto a los fuegos de tres piedras.
Con respecto a las emisiones, como el fuego está cerca de la olla, las emisiones son bastante altas, a menudo más
que las del fuego abierto, pero las emisiones totales son más bajas, porque se quema menos madera:
• Emisión de CO: 53-80 mg/gFUEL
• Emisión de PM: 3-5 mg/gFUEL
Modelo de aplicación
Ha habido numerosas aplicaciones de cocinas de barro en países en vías de desarrollo. El informe "La cocina de
barro apropiada en África Oriental”, descargada del sitio web de Practical Action (http://practicalaction.org/mudstoves-in-east-africa) nos hace partícipes de la inapreciable experiencia de las comunidades en diversas partes de
Uganda, Tanzania y Kenia con respecto a la construcción, uso y seguimiento de distintos modelos de cocina de
barro. El autor es Stephen Gitonga, y la publicación se preparó bajo los auspicios del Intermediate Technology,
Kenya’s Household Energy Regional (HER) Project. Es un esfuerzo de colaboración y producto de las contribuciones
de los socios del proyecto, del personal, proveedores de fondos y las comunidades en África Oriental que usan
cocinas de barro.
87
Cocinas de metal
Descripción de la tecnología
La versión más simple de las cocinas de metal está diseñada principalmente para el uso de leña, pero puede adaptarse
para usar carbón vegetal insertando una rejilla o soporte similar dentro de la cámara de combustión.
Los refugiados y otras personas locales pueden construir cocinas de cocinas de metal con facilidad usando materiales
de desecho disponibles en la localidad y metal, además de plantillas sencillas para guiar el corte de los componentes
de la cocina. Esto hace que el coste sea muy bajo o nulo, y son fáciles de hacer.
Ofrecen un ahorro de energía bastante bajo y no duran mucho.
En cuanto a ahorro de energía, las cocinas de metal ofrecen un ahorro discretamente mayor que las cocinas de barro,
con un rango entre el 40 % y el 55 % con respecto al fuego de tres piedras. Los índices de emisión (emisiones por
tiempo) son similares a los del fuego de tres piedras, pero las emisiones totales son más bajas porque necesita menos
tiempo para hervir y cocinar.
Requisitos de utilización
Para impedir accidentes y llamaradas, es importante evitar colocar objetos inflamables cerca de las cocinas.
Puesto que están hechas de metal, material con alta conductividad térmica, después de encenderse, las paredes se
calientan mucho; por lo tanto, hay que tener cuidado de no tocar la cocina mientras se guisa.
Estas cocinas no tienen chimenea y tienen que usarse en un espacio abierto y bien ventilado para minimizar la
inhalación de humos de combustión.
Con relación a las condiciones meteorológicas, la humedad y la lluvia pueden ser un problema, porque pueden
acelerar la oxidación de las cocinas. De hecho, las cocinas de metal de una sola capa pueden corroerse rápidamente si
no se cuidan correctamente.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las cocinas de metal se pueden construir fácilmente usando metal de desecho como recipientes de aceite de cocina o
viejos bidones de aceite. Se emplea una plantilla para guiar el corte de los componentes, que después acoplarán
artesanos semiexpertos. Por esta razón, los fabricantes de cocinas pueden ser gente local, pero deben estar formados.
El cilindro tiene que ser ligeramente más ancho que la cazuela para crear un pequeño canal alrededor de esta (de 6 a
14 mm, dependiendo del tamaño de la cazuela; para una cocina de metal de tamaño familiar, un hueco de 12 mm es
lo habitual) que permita que los gases calientes calienten toda la cazuela y no solo el fondo.
Cuanto más endeble sea el metal, más corta será la vida del producto.
Los pasos siguientes explican, de forma sencilla, cómo construir una cocina de metal:
1.
Como se muestra en la figura, se traza el patrón sobre la lámina de metal y se recorta su contorno. A
continuación, se cortan la puerta, los agujeros para el soporte de la cazuela y las tiras para los agujeros de
ventilación. La altura H es la suma de la altura del agujero de ventilación A, la altura de la rejilla hasta la
cazuela P, y la longitud L que será la falda de la cazuela y viene determinada por la longitud deseada del
canal: H=A+P+L.
88
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
2.
La lámina se enrolla formando un cilindro. La forma final debería ser lo más suave, redonda y recta posible. Si
se usa un bidón, todas las aberturas (puerta, soporte de la cazuela y tiras para los agujeros de ventilación)
tienen que cortarse del cilindro.
Los valores típicos para A son de 3 a 5 cm mientras que P es normalmente la mitad del diámetro de la cazuela.
Para cazuelas cilíndricas pequeñas, la altura L es típicamente de 5 a 10 cm o más. La entrada total de aire de las
cocinas debería tener al menos la mitad del área del hueco entre la cazuela y la pared del canal. Por ejemplo, para
una cocina de 94 cm de circunferencia con un hueco de 6 mm, el área es de 56 cm2; por lo tanto un tamaño
conveniente para la entrada de aire podría tener cuatro agujeros de ventilación, de unos 3 cm x 4 cm cada uno (A
= 3 cm) o 48 cm2 de área, espaciados simétricamente alrededor de la cocina, pero lo suficientemente lejos de la
puerta y las junturas para evitar debilitar la pared.
89
3.
Se puede soldar la cocina o asegurar las paredes entre sí mediante dobleces. Los soportes de la cazuela
también tienen que soldarse.
4.
La parrilla es una pieza circular de metal cortada para que encaje justo en el cilindro terminado. Los agujeros
no deben ser mayores de 1 cm de diámetro, porque cuanto más grandes sean los agujeros, más fácilmente
puede caerse por ellos el carbón vegetal y quemarse debajo de la cocina, reduciendo la eficiencia. Si los
agujeros son demasiado pequeños, pueden bloquearse con facilidad y el flujo de aire que llega a la base del
carbón vegetal se reduce.
La parrilla se coloca dentro de la cocina, y las pestañas para las toberas se doblan hacia dentro y hacia arriba
para servir de soporte de la parrilla. Finalmente, los soportes de la olla (varillas de metal) se deslizan hacia
dentro y también se fijan doblándolos o soldándolos.
5.
90
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Funcionamiento y mantenimiento
La cocina puede alimentarse con madera, carbón vegetal o residuos (dependiendo del modelo). Para lograr el mejor
rendimiento posible, es importante secar la madera antes de quemarla.
Puesto que se puede corroer rápidamente si no se cuida, se requiere limpiarla con frecuencia.
Se estima que la vida del metal es de 6 a 12 meses aproximadamente.
Características morfológicas y tamaño
Las cocinas de metal no son tan modulares intrínsecamente, porque solo pueden usarse con una cazuela. Las
dimensiones dependen del tamaño del metal de desecho. Se pueden dimensionar según las necesidades, para un
hogar o comunidad.
Advertencias
El exterior del metal alcanza altas temperaturas al calentarse inmediatamente después de encenderse, por lo que
puede resultar peligroso.
Para evitar quemaduras, es necesario prestar atención a las llamas abiertas que salen de la cámara de combustión y
por la puerta.
El compartimento de combustible no debe estar lleno de madera, porque esto causa una reducción en la eficiencia de
combustión.
Finalmente, si no se construye una chimenea, se debe tener cuidado de no respirar los gases tóxicos que salen de la
cocina y de usar la cocina en un espacio al aire libre.
Características técnicas y económicas
Las cocinas de metal son cocinas baratas si se construyen con materiales de desecho. El coste varía de 0 a 20 dólares
(dependiendo de la calidad del metal de desecho).
Su eficacia es algo mayor que la de las cocinas de barro (20-25 %) y siempre mayor que las cocinas de fuego abierto.
Permiten a los usuarios ahorrar un 40-55 % de energía con respecto a los fuegos de tres piedras.
En lo que respecta a las emisiones, puesto que el fuego está cerca de la cazuela, las emisiones son bastante altas, a
menudo mayores que las del fuego abierto, pero las emisiones totales son menores porque se quema menos madera:
91
• Emisión de CO: 53-82 mg/gFUEL
• Emisión de PM: 3-6 mg/gFUEL
Muestra de aplicación
Ha habido numerosas aplicaciones de cocinas de metal en países en vías de desarrollo.
Cabe destacar “EVALUACIÓN DE COCINAS DE QUEMA DE LEÑA FABRICADAS EN LOS CAMPAMENTOS DE REFUGIADOS
DE DADAAB, KENIA, por USAID”. Se pueden encontrar instrucciones detalladas sobre cómo construir estas cocinas en
“instrucciones para construir una cocina VITA, de Samuel F. Baldwin, Cocinas de biomasa: Diseño de ingeniería,
desarrollo y diseminación”.
92
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Cocinas de arcilla cocida
Descripción de la tecnología
La construcción y el cuidado de las cocinas de arcilla son similares a las cocinas de
barro. Pueden usarse con madera y carbón vegetal, pero también con residuos de
cosechas, como mazorcas de maíz y estiércol de animales.
La principal diferencia es la posibilidad de cocer la arcilla en un horno apropiado, lo
que aumenta su durabilidad y fiabilidad. En este caso, se requieren las destrezas
específicas de los alfareros, además de plantillas o moldes y herramientas para
trabajar el material. Este tipo de cocina es mucho más difícil de construir que los
modelos descritos anteriormente, incluso por alfareros que pueden trabajar con
arcilla. Los refugiados o artesanos locales necesitarán hasta un año de formación en
la fabricación de cocinas de arcilla. Por lo tanto, puede ser necesario obtener ayuda
externa para comprar las cocinas en mercados.
Las cocinas de arcilla son más eficientes que las de barro y las de metal. El ahorro de
energía es del orden del 60 % o más en comparación con los fuegos de tres piedras.
Los índices de emisión (emisión por tiempo) son similares a los del fuego de tres
piedras, pero las emisiones totales son menores debido al menor tiempo necesario
para hervir y cocinar.
Requisitos de utilización
Para impedir accidentes y llamaradas, es fundamental evitar colocar objetos inflamables cerca de las cocinas.
Estas cocinas no tienen chimenea y tienen que usarse en un espacio abierto y bien ventilado para minimizar la
inhalación de los humos de combustión.
En lo que respecta a las condiciones meteorológicas, las cocinas de arcilla tienen que estar protegidas de la lluvia.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Al contrario que para una persona sin experiencia en alfarería, aprender a construir una cocina de arcilla no es difícil
para un alfarero con cierta destreza. Si no hay personas en el campamento con habilidades en alfarería, es necesario
formar a una o dos personas en técnicas de alfarería básicas.
Lo primero y principal antes de construir una cocina de arcilla es encontrar un depósito de arcilla de calidad. Las
fuentes de arcilla natural suelen encontrarse en las riberas de los ríos o zonas donde la tierra tiene hendiduras grandes
y profundas durante la estación seca. Por ejemplo, se puede buscar arcilla en lugares donde se haya sido: si la marca
que queda en la superficie de la pala o azada es brillante, esto puede indicar un alto contenido en arcilla. Se puede
hacer una sencilla prueba para averiguar si el suelo tiene arcilla: amasaremos un puñado de tierra (añadiendo algo de
agua si está demasiado seca) y, si se puede alargar en forma de serpiente y enrollar en un círculo sin que la tierra se
agriete, tiene bastante arcilla y puede ser apropiada para la alfarería.
A continuación, se explican los pasos para construir una cocina de arcilla:
1.
En primer lugar, para impedir que la superficie quede pegajosa, limpie el interior del molde con un trapo
húmedo y esparza ceniza colada fina.
2.
Antes de modelar la arcilla, hay que purgarla para eliminar el aire atrapado en ella: corte un bloque de arcilla
por la mitad, golpee la mitad de abajo con la de arriba y luego dele la vuelta a la arcilla. Repita el proceso una
y otra vez.
3.
Moldee dos porciones de arcilla (cada una de unos 50 cm de largo, 30 cm de ancho y 5 cm de grosor) lo
suficientemente grandes para cubrir más de la mitad de un molde (que se puede hacer con acero).
93
4.
Coloque ambas porciones dentro del molde sin alterar la capa de ceniza y compacte las junturas donde se
unen las porciones. Se debe eliminar el exceso de arcilla de la parte superior del molde y lo que sobra se
puede usar para rellenar los agujeros o huecos que queden en la arcilla.
5.
Para aplanar, apretar y moldear la arcilla contra las paredes del molde, acople la pala al mango central y gírela
con un poco de agua en la superficie. Si no hay pala, este paso puede hacerse cuidadosamente con la mano o
con otra herramienta para aplanar y nivelar la arcilla en el molde.
Continúe hasta que la hoja de la pala alcance la profundidad correcta y finalmente quite con cuidado la pala.
Rellene los agujeros que queden en la arcilla.
6.
Levante completamente el cuerpo del molde de la base de este con el relleno de la cocina de arcilla y golpee
suavemente el molde sobre el suelo para aflojar el relleno de arcilla.
7.
Alise el fondo del relleno y asegúrese de que la arcilla está completamente compactada en la juntura.
8.
Para evitar que el relleno se seque demasiado rápido y se agriete, cúbralo con yute o polietileno para
ralentizar el proceso, sobre todo si el tiempo es caluroso y seco.
9.
Deje el relleno secándose durante uno o dos días para que la arcilla se haga más firme. Haga la abertura de la
puerta usando un cuchillo mojado y alise los bordes.
Deje secar el relleno un día más hasta que esté lo suficientemente seco como para moverlo sin dañarlo.
10. Marque las posiciones de los reposacazuelas en la superficie de la arcilla. Es esencial que los reposacazuelas
se coloquen en una posición equidistante para que la cazuela permanezca estable en la cocina.
94
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
11. Haga los tres reposacazuelas prensando tres piezas de arcilla en un molde de reposacazuelas (si se dispone de
uno) y péguelos al relleno. La altura de los reposacazuelas deberá superar en 1 cm la altura de la cocina. Los
tres reposacazuelas deben tener la misma forma y tamaño y todas las junturas deben ser lisas y estar bien
acabadas.
Finalmente alise la cocina usando un poco de agua.
12. Deje secar las cocinas durante dos o tres semanas. Si el clima es caluroso y seco, durante la primera semana
cubra el relleno con polietileno o yute para impedir que se seque demasiado rápido y se agriete. Por otra
parte, si el clima es húmedo, el relleno puede dejarse secar sin cubrir. Cuando el relleno esté completamente
seco, debe ponerse al sol o en una superficie seca durante dos o tres días.
Es importante secar el relleno lo más lenta y uniformemente posible.
95
QUÉ HACER
Seque el relleno mojado poniéndolo en un sitio
fresco y húmedo los primeros días.
Ponga telas, yute, cartón de hierba seca u hojas
debajo de la cocina.
Los primeros días, cubra el relleno mojado con una
tela, yute, carbón o incluso hojas de plátano. En caso
de que use polietileno, haga pequeños agujeros en él
para que se vaya algo de humedad.
QUÉ NO HACER
No seque el relleno mojado poniéndolo
directamente bajo los rayos del sol.
No seque el relleno mojado poniéndolo en una
corriente de aire o en un sitio con viento.
No ponga el relleno en un cobertizo caliente
con techo de hojalata sin cubrirlo o en un
suelo de cemento.
La cocción requiere tener un horno apropiado. Puesto que cada arcilla es diferente, se tienen que hacer pruebas y
comprobaciones con antelación para dar con la forma óptima de cocer.
Los puntos más importantes a recordar para mejorar la cocción son:
o El paso de calentado de la cocción debe ser lento.
o El paso de enfriado de la cocción debe ser lento.
o Asegúrese de que el calor está distribuido uniformemente durante la cocción.
o Mantenga la temperatura entre 600-700 °C al menos durante dos o tres horas.
Con algo de formación, los usuarios finales pueden acabar la cocina añadiendo barro alrededor del marco de cerámica
de la cámara de combustión.
Funcionamiento y mantenimiento
La cocina puede ser alimentada con madera, carbón vegetal o residuos (dependiendo del modelo). Para lograr el mejor
rendimiento posible, es importante secar la madera antes de usarla como combustible.
A diferencia de otras cocinas de barro y metal, las cocinas de arcilla bien hechas duran años. Sin embargo, son frágiles
y se han de volver a untar con regularidad. Si el barro rodea las grietas o se desintegra, se puede reparar mojando la
zona con agua, cortando la escisión y llenándola con una mezcla de piedras pequeñas y barro.
Características morfológicas y tamaño
Las cocinas de arcilla no son intrínsecamente modulares, porque sólo se pueden usar con una cazuela. Las
dimensiones son más o menos las mismas que las del modelo descrito anteriormente.
Hay una flexibilidad limitada en relación con los diferentes tamaños de cazuelas: si la cazuela se asienta dentro de la
cocina esto limita la circunferencia de las cazuelas que pueden utilizarse (pero la eficiencia es mayor porque la cazuela
también se calienta parcialmente por los lados); si la cazuela se asienta sobre el hueco de la cocina hay una mayor
flexibilidad de tamaño de la cazuela (pero aún puede haber limitaciones y la eficiencia es menor).
Advertencias
Es muy frágil y tiene que utilizarse con cuidado.
El compartimento de combustión no se debe llenar de madera, porque esto reduce la eficiencia de la combustión.
Finalmente, puesto que la cocina no tiene chimenea, hay que tener cuidado de no respirar los gases tóxicos que salen
de la cocina y se ha de utilizar en un espacio abierto.
Características técnicas y económicas
Las cocinas de arcilla son baratas si se construyen localmente (de 0 a 5 dólares). Si se compran, pueden costar de 20 a
30 dólares.
96
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Su eficacia es mayor que la de las cocinas de barro y metal (hasta un 30 %) y permiten a los usuarios ahorrar un 60 %
más que con los fuegos de tres piedras.
Con respecto a las emisiones, las cocinas de arcilla tienen las mismas propiedades que las cocinas de barro:
Emisiones de CO: 53-82 mg/gCOMBUSTIBLE
Emisiones de PM: 3-5 mg/gCOMBUSTIBLE
Muestra de aplicación
Ha habido numerosas aplicaciones de cocinas de arcilla en países en vías de desarrollo.
Cabe destacar “EVALUACIÓN DE COCINAS DE QUEMA DE LEÑA FABRICADAS EN LOS CAMPAMENTOS DE REFUGIADOS
DE DADAAB, KENIA, por USAID”. Se pueden encontrar instrucciones detalladas en “CÓMO CONSTRUIR UNA COCINA
UPESI – Directrices para pequeños negocios por Practical Action”, “El jiko de cerámica keniata”: un manual para
fabricantes de cocinas por Hugh Allen, “Cómo construir, usar y mantener un mejor horno de hoguera, por IT Kenia”,
aplicaciones en el Sur de Sudán “TECNOLOGÍAS BASADAS EN LA ARCILLA, por Practical Action”, “CONSTRUYE UNA
COCINA DE ARCILLA DE COMBUSTIÓN EFICIENTE” por WESSA Share-Net.
Se puede encontrar un estudio que examina el progreso de la difusión de cocinas de leña mejoradas (Chitetezo
Mbaula) en la Malawi rural en “Valoracion del Impacto de Chitetezo Mbaula: cocina de leña doméstica mejorada en la
Malawi rural”, por GTZ y ProBEC”.
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Cocinas de cohete
Descripción de la tecnología
El término cocina de cohete consiste en un modelo de cocina diseñado con una cámara de combustión hecha de
dos partes ortogonales: una chimenea vertical con aislamiento (de una altura de dos o tres veces el diámetro) y
una zona horizontal donde se colocan los palos de madera. Existen diferentes modelos, desde las domésticas hasta
las de uso colectivo, aisladas o no, con o sin falda, alimentadas con madera o carbón vegetal. Algunos modelos
llamados cohetes de aire forzado tienen un ventilador que inyecta aire sobre el fuego; otros pueden estar provistos
de módulos generadores termoeléctricos (GTE), que pueden producir pequeñas cantidades de electricidad,
explotando el efecto Seebeck, gracias a las altas temperaturas alcanzadas en la cámara: este es un fenómeno que
hace posible transformar una diferencia de temperatura en energía eléctrica. Los módulos GTE utilizan una serie de
semiconductores conectados en serie que capturan la energía de los electrones excitados térmicamente. El módulo
termoeléctrico convierte una fracción de la energía térmica en electricidad, que fluye a la carga a través de dos
pistas, mientras que el calor remanente es liberado al entorno mediante un disipador frío.
Estas cocinas son normalmente prefabricadas pero pueden construirse con materiales de desecho locales, como
por ejemplo latas.
Si se compran son más caras que las cocinas de barro o arcilla, pero son normalmente más duraderas y eficientes, y
permiten a los usuarios ahorrar más en combustible.
Las cocinas de cohete son más eficientes que las de barro, metal y arcilla. Se puede llegar a ahorrar en energía
hasta el 70 % con respecto a los fuegos de tres piedras. Los índices de emisión (emisión por tiempo) son algo más
bajos que en el fuego de tres piedras, y las emisiones totales son considerablemente menores por el poco tiempo
que se tarda en hervir y cocinar.
98
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Requisitos de utilización
Para impedir accidentes y llamaradas, es fundamental evitar colocar objetos inflamables cerca de las cocinas.
Las cocinas que no tienen chimenea tienen que usarse en un espacio abierto y bien ventilado para minimizar la
inhalación de los humos de combustión.
Con relación a las condiciones meteorológicas, las cocinas de cohete construidas por uno mismo tienen que estar
protegidas de la lluvia, ya que la pared de metal externa puede corroerse rápidamente si no se cuida bien.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las cocinas de cohete se pueden construir a partir de chatarra, por ejemplo, usando recipientes de aceite de cocina
o viejos bidones de aceite. Es posible construir la estructura externa siguiendo las instrucciones para la lámina de la
cocina de metal o usando simplemente un bidón y haciendo un agujero. El modelo final de cohete puede
construirse fácilmente añadiendo dos características principales: cámara de combustión en L y aislamiento:
1.
La cámara en L puede hacerse con dos o tres latas. La chimenea interna vertical tiene que ser tan alta
como la capa externa:
2.
El espacio entre la capa externa y la cámara vertical tiene que llenarse con material de aislamiento: arena,
espuma aislante, arcilla, ceniza, vermiculita, perlita. También se necesita una tapa para cerrar y reparar la
cámara aislada; una buena forma de hacerlo es cortar hendiduras verticales de 1 o 2 cm en la capa externa
desde el borde superior hacia abajo. Estas serán las pestañas y se pueden doblar hacia abajo para sujetar
la tapa (p.ej., con 8 cortes, 4 pestañas se doblan hacia abajo y las 4 que quedan rectas sujetarán la cazuela
por encima de la llama).
99
Un soporte dentro de la cámara en L inferior permite que la madera repose y que el aire sople hacia dentro de la
cocina desde la parte baja.
Funcionamiento y mantenimiento
La cocina puede alimentarse con madera, carbón vegetal o residuos (dependiendo del modelo). Para lograr el
mejor rendimiento posible, es importante secar la madera antes de usarla como combustible.
Es necesario limpiar constantemente el interior de la cámara en L, ya que si la cámara está hecha de metal se
puede corroer fácilmente si no se cuida.
Para evitar cualquier obstrucción de la cámara en L, puede que tenga que cortarse la madera, y esto aumenta el
tiempo de preparación del combustible.
Características morfológicas y tamaño
Las cocinas de cohete no son tan modulares Hay disponibles modelos con GTE acoplado con
intrínsecamente, porque solo se pueden usar con una ventilador que pueden reducir las emisiones de CO y
cazuela. Las dimensiones dependen del modelo PM en un 90 % en comparación con el fuego de tres
construido o seleccionado. Varían de 200 a 2-3 litros y piedras. Además es posible generar corriente eléctrica
se pueden construir para satisfacer las necesidades de del orden de varios vatios para iluminación por LED,
una comunidad.
cargador de móvil y radio.
100
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Advertencias
El compartimento de combustible no debe estar lleno de madera porque esto reduce la eficiencia de combustión.
Finalmente, puesto que la cocina no tiene chimenea, hay que tener cuidado de no respirar los gases tóxicos de la
cocina y se ha de utilizar en un espacio abierto.
Características técnicas y económicas
Estas cocinas tienen costes relativamente altos (30–100 dólares), aunque son más baratas si se construyen (0-10
dólares). El coste adicional de los GTE comerciales es del orden de 100-300 dólares. La tecnología GTE es
relativamente más barata (0-50 dólares), pero hay muy pocos productores que vendan aparatos comerciales ya
ensamblados con componentes electrónicos y su precio es muy elevado.
La eficiencia es mayor (20-45 %) y permite a los usuarios ahorrar un 40-80 % de energía en comparación con los
fuegos de tres piedras.
Las emisiones son bajas, generalmente más bajas que las del fuego abierto, y las emisiones totales son mucho
menores:
Emisiones de CO: 15-25 mg/g combustible
Emisiones de PM: 1-2 mg/g combustible
Muestra de aplicación
Ha habido numerosas aplicaciones de cocinas de cohete en países en vías de desarrollo.
Cabe destacar “EVALUACIÓN DE COCINAS DE QUEMA DE LEÑA FABRICADAS EN LOS CAMPAMENTOS DE
REFUGIADOS DE DADAAB, KENIA, por USAID”.
Las cocinas de cohete combinadas con módulos GTE y módulos de ventilación han sido probadas por el Centro de
Investigación Aprovecho.
101
Gasificadores
Descripción de la tecnología
El término gasificador o cocina de madera-gas consiste en un modelo de cocina que funciona mediante combustión
multifase. Este aparato en particular permite separar las fases de secado, pirólisis, carbonización-gasificación y gascombustión final, que en una cocina de biomasa sólida común están superpuestas, y conseguir una gran reducción de
la eficiencia de combustión. Un gasificador común más fácil de construir, en el que se suprime la fase de carbonización
gasificación, se llama microgasificador. En este caso, el proceso se puede esquematizar a través de dos fases de
combustión en las que el combustible de biomasa es el primero en quemarse en la parte baja de la cámara de
combustión, causando una descomposición de la biomasa en gases y vapores volátiles, mientras que la carbonización
sólida queda atrás (pirólisis). A través de un segundo flujo de aire hacia lo alto de la cocina, los gases que se liberan en
la primera fase se mezclan y queman (gas-combustión). El subproducto de este proceso es el biocarbón, una sustancia
similar al carbón vegetal que puede usarse como fertilizante del suelo.
Estas cocinas son normalmente prefabricadas y vendidas una vez ensambladas por completo, pero también pueden
construirse con materiales locales como latas tipo Billy. Si se compran, son bastante caras pero más duraderas y
eficientes, con lo que los usuarios pueden ahorrar más combustible.
Los microgasificadores son eficientes y alcanzan los índices de emisiones más bajos entre las cocinas de tiro natural,
con un ahorro de energía y emisiones de hasta el 70 % y 90 % respectivamente en comparación con los fuegos de tres
piedras.
102
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Requisitos de utilización
Para impedir accidentes y llamaradas, es fundamental evitar colocar objetos inflamables cerca de las cocinas.
Estas cocinas no tienen chimenea y tienen que usarse en un espacio abierto y bien ventilado para minimizar la
inhalación de los humos de combustión.
Con relación a las condiciones meteorológicas, los gasificadores tienen que estar protegidos del enfriamiento, sobre
todo del viento, de las bajas temperaturas y de la humedad alta del aire. El lugar donde se vayan a utilizar tiene que
estar bien ventilado para aumentar la cantidad de oxígeno disponible.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Los microgasificadores pueden ser construidos por gente local con ciertas destrezas usando unas cuantas
herramientas y latas tipo Billy (ver muestra de aplicación para más información). Se necesitan muy pocas
herramientas, y no requieren de soldaduras, tornillos ni remachados. Solamente se necesita lo siguiente:
 3 latas tipo Billy que se puedan acoplar una dentro de otra
 Unas tijeras para cortar lata
 Multitenazas, alicates o similar
 Martillo (para agujerear el panel)
 Punzones de 3 mm y 5 mm
 Acoples de sierra para agujeros de 50 mm (en su defecto, tijeras para cortar lata)
 Lima para quitar bordes y salientes
 Estropajos de acero inoxidable
Esta cocina también se puede usar con el fin de reservar biocarbón. Es eficiente y permite hervir 1 litro de agua en
menos de 10 minutos. Como la mayoría de gasificadores, requiere pequeñas virutas de combustible de biomasa, de 5
mm a 25 mm.
Funcionamiento y mantenimiento
Las tareas de funcionamiento y mantenimiento de un microgasificador requieren ciertas destrezas que se pueden
adquirir con formación.
La cocina puede alimentarse con pequeños trozos de madera y principalmente residuos (dependiendo del modelo).
Para lograr el mejor rendimiento posible, es importante secar la madera antes de usarla como combustible. Antes de
cargar la cámara con combustible, se debe prestar atención a las dimensiones de las virutas, porque podrían bloquear
la entrada principal de energía. Hay que controlar el aire primario, que tiene que ser regulado abriendo o cerrando los
agujeros de entrada de aire principal para aumentar o reducir la producción de energía durante el funcionamiento.
Este es un dispositivo casi inodoro, con algo de humo al principio cuando las virutas empiezan a quemarse y, sobre
todo, su combustión más limpia genera menos hollín en las cazuelas. La cocina suele durar más de dos años, y las
piezas fungibles se reemplazan fácilmente.
Los microgasificadores se cargan con combustible una vez antes de encenderse. Después, la generación de gas
continúa hasta que todo el combustible se consume.
Características morfológicas y tamaño
Hay un gran número de diseños y modelos diferentes: algunos gasificadores tienen ventiladores para facilitar y
acelerar el proceso de combustión, pero requieren electricidad para funcionar, que se puede generar fácilmente por
el GTE, como en las cocinas de cohete. Los aparatos más baratos no tienen chimenea y en ellos solamente se puede
cocinar con una cazuela, pero también existen modelos más grandes y caros.
Advertencias
Los usuarios finales de las cocinas deben tener cuidado con las altas llamas que se pueden generar tras el encendido y
durante el cocinado.
NO UTILICE en ningún caso petróleo (gasolina) para encender la cocina, ya que los vapores se acumulan debajo de las
virutas de madera en la cámara de combustión y en la segunda cámara, y esto puede provocar una explosión.
En el caso de la producción de biocarbón, hay que tener cuidado con las paredes ardientes de la cocina al recogerlo.
Características técnicas y económicas
Hay disponibles pocos datos referentes al rendimiento de los gasificadores y es difícil cuantificar el consumo de
combustible y las emisiones de los diferentes modelos de microgasificadores.
Si se subvencionan, estas cocinas cuestan unos 20-50 dólares, pero su coste aumenta en el caso de aparatos con
chimenea (hasta los 100 dólares).
Su eficiencia es alta (20-40 %) y permite a los usuarios ahorrar un 30-70 % de energía en comparación con los fuegos
de tres piedras.
Con respecto a las emisiones, las cocinas de microgasificador tienen emisiones más bajas que las cocinas de
combustible sólido:
Emisiones de CO: 10-15 mg/g combustible
Emisiones de PM: 0,08-0,1 mg/g combustible
103
Muestra de aplicación
En este sitio web (http://www.build-a-gasifier.com), se puede descargar gratuitamente un completo manual que
explica cómo construir un gasificador: “Construcción de una cocina de gasificador de tres Billys: El TLUD australiano,
por Steve Ewings”.
Ha habido numerosas aplicaciones de cocinas de metal en países en vías de desarrollo. “Micro-gasificación: Cocinar
con gas de biomasa por GIZ” ofrece una introducción completa y exhaustiva a la microgasificación, también en
términos de aplicaciones reales, descripciones tecnológicas y utilización de biomasa.
Se puede encontrar más información en:
- La Fundación para la Energía de Biomasa (EE.UU.) ha trabajado en gasificación desde su creación en 1984. Por el
momento, producen un microgasificador que usa ramitas, virutas o trozos de madera (http://www.woodgas.com).
- La Cocina de Gasificador de Briquetas Holey se desarrolló en 2003 por Richard Stanley y Kobus Venter. Usa para
quemar briquetas no leñosas hechas, por ejemplo, de hojas de mango o yuca y papel de desecho, y tiene una
eficiencia de hasta el 35 %.
http://www.bioenergylists.org/stovesdoc/Stanley/BriqGassstove.htm#Fuel%20Type
- WorldStove (Italia) diseñó la LuciaStove, que quema biomasa mediante pirólisis y produce biocarbón. Se han llevado
a cabo proyectos piloto en Burkina Faso, Congo, Haití, Kenia, Indonesia, Malawi, Filipinas, Níger, Uganda y Zaire.
http://worldstove.com/products/luciastove-for-developing-nations/
- Iniciativa internacional del Biocarbón es una organización de socios que promueve las iniciativas de biocarbón en 34
países. Se centra en la tecnología y el impacto del biocarbón, y estudia también el potencial de las cocinas que
producen biocarbón para beneficio del suelo, el medio ambiente y la salud. Se proponen dos tipos de cocina: la cocina
TLUD y la cocina Anila.
http://www.biochar-international.org/technology/stoves
104
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Cocinas de líquido y gas
Descripción de la tecnología
Las cocinas liquidas se pueden dividir en dos categorías:
quemador a presión y quemador de mecha. Los
quemadores de mecha pueden subdividirse en
quemadores de mecha abiertos y quemadores de mecha
de rango.
El diseño básico de la mayoría de cocinas de quemador
de mecha de rango, especialmente la cocina de
keroseno, se compone de dos cilindros de acero de
carbono perforados colocados dentro de un fuerte
cilindro externo de acero esmaltado. Los dos cilindros
internos se llaman conversores catalíticos. Las mechas
están fijas en un soporte que se puede mover hacia
arriba y hacia abajo para que las mechas emerjan en el
espacio anular entre los conversores catalíticos.
Quemadores de mecha de rango
Los quemadores líquidos a presión consisten en un quemador y una pequeña bomba
manual integrada en el tanque de combustible. En su funcionamiento, el combustible es
vaporizado antes de la combustión en una espiral de tubería que sube desde el tanque de
combustible, normalmente situado en la base de la cocina. La presión es proporcionada
por la pequeña bomba manual. La llama en algunos diseños es ajustada y regula la
presión en el tanque (esta característica no está permitida en la mayoría de quemadores
atmosféricos fijos). Al aumentar la presión aumenta la llama, mientras que reducir la
presión reduce la llama. Algunos diseños tienen válvulas para ajustar la llama. Hay
muchos tamaños y estilos de quemadores a presión, y el diseño de la mayoría de ellos
permite desmontarlos para un fácil almacenamiento y transporte.
Cocina líquida presurizada
Los quemadores / cocinas de gas para aplicaciones a pequeña escala, especialmente en escenarios humanitarios
como campamentos de refugiados, son aparatos simples para la combustión directa del combustible gaseoso. El
quemador es un tipo de puerto de quemar premezcla con múltiples agujeros que funciona a presiones específicas.
Consiste en los siguientes componentes: tubo de suministro de gas, grifo o válvula de gas, inyector de gas, agujero(s)
de aire principal o regulador, boquilla o cuello, tubo de mezcla de gas, cabeza del quemador, puerto del quemador,
soportes de la cazuela y marco del cuerpo.
105
Requisitos de utilización
Si no se está usando, mantenga la cocina de líquido seca, es decir vacía de combustible, para evitar la condensación en
el tanque de combustible. Si se almacena en un espacio abierto, engrase los cilindros para evitar la oxidación.
Para evitar accidentes y fuegos, es fundamental evitar colocar objetos inflamables cerca de las cocinas.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Se sugiere comprar estas cocinas en el mercado. Su correcta construcción es necesaria para evitar fugas o explosiones.
Los quemadores líquidos y de gas pueden hacerse localmente con tubo de acero, aluminio y latón y otros metales solo
si los hacen trabajadores altamente competentes. Para el quemador de gas, es suficiente una tubería de ¾ de pulgada.
Para construir quemadores de forma local, se requieren estas características: válvulas de entrada de aire primario y
secundario, y la boquilla, que distingue el tipo de gas de combustión usado con la cocina.
Funcionamiento y mantenimiento
Las cocinas de combustible líquido pueden funcionar a baja presión (normal) o presurizada. Las cocinas de líquido a
presión normal usan mechas como interfaz para quemar el combustible.
Si están sucios o tienen hollín, se han de limpiar los cilindros catalíticos con agua caliente jabonosa.
Los quemadores de gas no requieren mantenimiento. Sin embargo, puede que haya depósitos de carbón debido a la
combustión, por lo que el quemador tiene que limpiarse regularmente para eliminar cualquier depósito de
combustión.
Características morfológicas y tamaño
Las cocinas de líquido y gas se pueden encontrar o hacer con diferentes módulos y formas dependiendo de su
aplicación (para uso personal y familiar). La cocina de líquido normalmente viene con el quemador y el tanque de
combustible integrados en una unidad, mientras que las cocinas gaseosas solo a veces tienen el quemador y el tanque
de combustible integrados en una unidad. Existen versiones de una cazuela, dos cazuelas y varias cazuelas.
Advertencias
El gas es tóxico y mortal si se inhala durante demasiado tiempo. Por lo tanto, cuando no se esté usando la cocina, se
debe comprobar que la válvula está cerrada y que el gas no está saliendo. Se recomienda también utilizar la cocina en
un espacio que esté siempre bien ventilado (con una ventana abierta o un agujero tapado con una rejilla en la pared).
El único indicio de fuga de gas es el olor; si se nota olor a gas, no se debe encender ninguna llama en el área cercana
para evitar explosiones y fuegos.
Características técnicas y económicas
Estas cocinas se pueden comprar normalmente en mercados locales a un precio de 10-50 dólares.
Su eficiencia es alta (45-55 %) y permiten a los usuarios ahorrar un 50-85 % de energía en comparación con los fuegos
de tres piedras.
Con relación a las emisiones, las cocinas de líquido y gas son las cocinas con menos emisiones. Solamente la cocina de
keroseno produce emisiones más altas que las cocinas de gas y alcohol (los límites máximos de los rangos se
presentan a continuación):
Emisiones CO: 7 – 36 mg/g combustible

Emisiones PM: 0.01 – 0,04 mg/g combustible

Muestra de aplicación
En Oriente Medio, el uso de cocinas de gas y líquido es habitual, porque el coste de los combustibles fósiles es
sustancialmente menor en estos países.
En campamentos de refugiados de Etiopía, se han usado con éxito cocinas alimentadas con etanol en vez de keroseno,
que se descartó por considerarse humeante, peligroso y demasiado caro (http://www.ashden.org/blog/local-ethanolnow-available-cookstoves-ethiopian-refugee-camps).
106
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
COCINA DE ARCILLA
COCINA DE METAL
COCINA DE BARRO
Tablas comparativas
Ventajas
 Coste bajo o nulo
 Construcción local
y simple
 Diseño modular
 Mayor eficiencia y
emisiones menos
nocivas en
comparación con
el fuego de tres
piedras
 Riesgo reducido de
incendios y
quemaduras
Desventajas
 Pérdida de
eficiencia debido a
modificaciones del
usuario
 Portabilidad muy
limitada
 Proceso manual
puede resultar en
diseño inexacto
 Requiere
mantenimiento
frecuente
Oportunidades
 Tiempo seco
Amenazas
 Estación lluviosa
 Falta de
intercambio de
información en
campamentos



Vida útil corta de
menos de un año
 El exterior caliente
puede ser
peligroso
 Máximo 25 % de
eficiencia por las
pérdidas de
radiación

Disponibilidad de
metal de desecho y
chatarra




Fuentes de arcilla
Disponibilidad de
mucha madera
para encender
hornos








Fácil de hacer
Alcanza altas
temperaturas más
rápidamente que
la mayoría de
cocinas de barro o
cerámica
Ligera y portátil
Mayor eficiencia y
menores emisiones
que el fuego de
tres piedras
Una introducción
útil a la actividad
de fabricación de
cocinas
Ligera y portátil
Duradera
Alta eficiencia
(hasta 30 %) y
emisiones menos
nocivas en
comparación con
el fuego de tres
piedras
Su venta genera
ingresos
Diseño familiar




Se requieren
alfareros con
ciertas destreza
Disponibilidad de
moldes o plantillas
y hornos
Coste mayor que el
de las cocinas de
barro o metal
El fuego requiere
leña
Frágil
No disponibilidad
de chatarra y alto
coste del metal
107
COCINA DE COHETE
MICROGASIFICADORES
COCINA DE GAS Y
LÍQUIDO
Ventajas
Inconvenientes
 Portátil
 Coste mayor que
 Duradera
las cocinas de
 Se calienta
barro, metal y
rápidamente
arcilla
 Alta eficiencia
 Alimentador de
(hasta 40 %) y
combustible
emisiones menos
pequeño
nocivas en
 Suele ser
comparación con
estéticamente
el fuego de tres
diferente de la
piedras
cocina tradicional y
 Gran ahorro en
puede no ser
combustibles
aceptada por ese
utilizados
motivo

Uso de una gran

Regulación difícil
variedad de
de la potencia del
biomasa sólida
fuego

Las emisiones más  Una vez
bajas entre las
encendido, la
cocinas de
generación de gas
corriente de gas
sigue hasta que se
natural
agota el gas

Muy alta eficiencia  Los dispositivos de
de combustible
recarga por lotes
gracias a la
no se pueden
combustión
rellenar durante el
completa
funcionamiento

Se calienta

Costes mayores
inmediatamente

Trozos pequeños
después de
de biomasa
encenderse
 Tecnología aún no

Produce carbón
muy madura y se
vegetal como
requiere más
subproducto del
investigación
cocinado
 Ligero y portátil

Diseño modular
 Coste de
funcionamiento

Mayor eficiencia
relativamente
y emisiones
alto en
menos nocivas
comparación con
en comparación
las cocinas de
con las cocinas
combustible
de residuos
sólido
sólidos

Alta portabilidad  Requiere altas
destrezas de

Fiable y fácil de
construcción
usar

Riesgo reducido
de incendios y
quemaduras
Oportunidades
Amenazas
 Disponibilidad de
metal de desecho y
chatarra

No disponibilidad
de grandes trozos
de madera

Los combustibles
de gas o líquido
son baratos

Lugar con viento
108
COCINA ELÉCTRICA
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Ventajas
 Cero emisiones
durante la fase de
cocinado
 Alta eficiencia
 Muy rápida
(microondas)
Inconvenientes
 Requiere
electricidad
 No siempre
portátil
 Coste (más de 20
dólares)
 Idónea para
cazuelas de menor
capacidad
 Largo tiempo de
cocción (placas
eléctricas)
Oportunidades
 Electricidad
disponible y
asequible
Amenazas
 Sin electricidad
 Familias
numerosas
109
6.2 Tecnologías de cocinado adicionales
Cocinas de panel
Descripción de la tecnología
Son las cocinas solares más comunes gracias a la facilidad y bajo coste de construcción. Usan superficies reflectantes
para recolectar, concentrar y dirigir los rayos del sol a la cazuela, que puede estar encerrada en una bolsa de plástico o
recipiente transparente para crear el efecto invernadero y retener el calor en su interior.
Se utilizan materiales locales de desecho y tiene un bajísimo coste de construcción. La cocina es altamente perecedera
y tiene una vida de unos pocos meses.
En un día soleado, se estima que este tipo de cocina puede cocinar 300 g de judías en 400 ml de agua en menos de
hora y media.
Requisitos de utilización
La primera condición necesaria para poder utilizar esta cocina es tener luz solar al menos durante dos o tres horas; el
viento puede ser un problema, porque aumenta las perdidas térmicas.
Recuerde que la cazuela tiene que ser negra; también se puede pintar con una pintura no tóxica.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las cocinas solares se pueden construir fácilmente en campamentos de refugiados. Los materiales utilizados son:








Para el recipiente: cazuela negra.
Para el invernadero: se pueden utilizar dos ventanas de lavadora o bien una bolsa transparente.
Dos placas de polipropileno corrugado o simplemente piezas de papel corrugado de 90x65 (cm), grosor de 3 a 5
mm.
Lámina reflectante.
Cinta adhesiva.
Soporte para la parte inferior de la cazuela (p.ej., cartones de leche reciclados).
Dos cordeles para sujetar el soporte al suelo.
Hilo de hierro.
1. El primer paso es construir la estructura: doble y corte las dos placas o papeles, tal y como se indica en el diagrama
siguiente:
110
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
2. Pegue la cinta adhesiva en todas las líneas de doblez y en el perímetro de las placas o papeles. A continuación,
extienda las láminas reflectantes sobre las placas o papeles y asegúrese de que estén bien pegados.
3. Una las dos placas o papeles cubiertos sobre los lados coloreados, como se muestra en la figura anterior, con el hilo
de hierro (u otro material, como cuerdas).
4. Finalmente, construya un soporte en la parte inferior la cazuela (p.ej., cartones de leche) y acople dos cuerdas a las
extremidades para sujetar el soporte al suelo.
Funcionamiento y mantenimiento
Los usuarios pueden saber si el sol está lo suficientemente alto observando su sombra: si la longitud de su sombra en
el suelo es más corta que su altura, la altura del sol es apropiada para cocinar. La cocina necesita un seguimiento de
azimut cada 20 – 30 minutos para recibir la radiación normal directa y minimizar pérdidas ópticas.
Puesto que requiere aproximadamente una hora y media alcanzar el hervor (si la temperatura del aire es mayor a 25
°C), los alimentos deben cocinarse poniéndolos directamente en agua fría. No es conveniente cocinar en este tipo de
cocina los alimentos que requieren llevar agua a ebullición. Además, es conveniente cocinar alimentos que requieren
poca cantidad de agua. Es por esto que se debe usar solo el agua necesaria y no más.
Si está construida sobre placas de polipropileno, la cocina es más resistente (vida de hasta un año) que una cocina
construida sobre papeles corrugados (muy pocos meses). Además, la superficie reflectante tiene que limpiarse
después de cada uso para mantener alta la reflectancia de las láminas.
111
Una alta humedad del aire puede debilitar la estructura de la cocina y la lluvia puede llegar a destruirla.
Características morfológicas y tamaño
Estos tipos de cocinas solo se pueden utilizar para cocinar con una cazuela de un volumen de al menos 2,5.
Hay disponibles otras formas, por ejemplo el modelo CoolKit, que se pueden construir siguiendo las instrucciones de
“COCINAS SOLARES, cómo hacer, usar y disfrutar por Solar Cookers International”.
(http://solarcooking.org/plans/plans.pdf; http://solarcooking.wikia.com/wiki/File:CooKit_plans_detailed.pdf).
Advertencias
Si el agua está contaminada, es importante asegurarse de que el interior de la cazuela se mantiene a una temperatura
de 70 °C durante al menos 30 minutos y por encima de 85 °C al menos durante unos cuantos minutos más. Antes de
calentar, la temperatura mínima que debe alcanzar la cocina es de 65 °C para matar gusanos, quistes de protozoos (55
°C), bacterias y rotavirus (60 °C), virus de la hepatitis A (65 °C), etc.
Si no hay cazuelas negras disponibles, se puede utilizar pintura negra no tóxica.
Características técnicas y económicas
Esta cocina, si se construye con materiales locales, tiene un coste muy bajo, de 0 a 55 dólares.
Muestra de aplicación
The Solar Cookers International es una empresa de California que fomenta las cocinas solares en algunos países
africanos, como Etiopía, Kenia y Zimbabue. Esta empresa suministra tanto el tipo de panel como el de caja, y los
precios varían de un mínimo de 25
dólares a un máximo de casi 300 dólares
(http://www.solarcookers.org/index.html).
 En enero de 1995, Solar Cookers International empezó una campaña de difusión de paneles solares en el
campamento de refugiados de Kakuma, que se formó en 1972 cuando refugiados sudaneses llegaron por primera
vez a Kakuma, Kenia. El proyecto se dirigió a más de 15.000 familias y fue uno de los primeros en usar cocinas de
paneles solares CoolKit para introducir la cocina solar.
 Gracias a un proyecto iniciado en 2006 y organizado por Chad Solar y la ONG británica CORD, más de 50.000
personas en cuatro campamentos de refugiados de Darfur, en el este de Chad, utilizan CoolKits construidos
localmente. Este proyecto ha mejorado la seguridad y la supervivencia de las mujeres en los campamentos de
refugiados, ya que antes debían hacer viajes arduos y peligrosos fuera de los campamentos para recolectar leña
(que escaseaba en la zona).
En Etiopía, se ha realizado un proyecto piloto relativo a la difusión de cocinas CoolKit a 7,50 dólares, hechas de cartón
reflectante y una bolsa de plástico que contiene la comida y la cazuela.
112
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Cocinas de caja
Descripción de la tecnología
Una cocina de caja consiste en una caja aislada, cubierta de cristal transparente, y dotada de superficies reflectantes,
que dirigen los rayos del sol al interior.
La parte inferior del interior de la caja está hecha de un conductor térmico pintado de negro que permite capturar y
maximizar la absorción de la radiación solar. Normalmente caben varias cazuelas. Cada componente de la cocina de
caja tiene una influencia significativa en el rendimiento de la energía, por lo que la elección de los materiales y la
optimización de los ángulos de inclinación son vitales para obtener la máxima eficiencia.
Algunas investigaciones prueban que las cocinas de caja solar pueden alcanzar temperaturas superiores a los 100 °C
en la placa interior negra y hervir agua, pero esto depende en gran medida del material aislante y de la reflectancia de
los espejos. Si se construye con papeles corrugados y láminas reflectantes (p.ej., hoja de aluminio) apenas llevan el
agua a ebullición, y tarda muchas horas. Estos modelos simples tardan mucho en calentar, porque no concentran los
rayos en la cazuela, pero por otra parte funcionan satisfactoriamente donde hay radiación difusa, pérdida de
convección de calor causada por el viento, cielos cubiertos por nubes intermitentes y bajas temperaturas ambiente,
gracias a su buen aislamiento. Finalmente, a diferencia de la cocina de panel, que solo funciona si se se ponen
alimentos dentro, la temperatura alcanzada dentro de la cocina de caja es uniforme y puede usarse como
almacenamiento de calor gracias a la placa negra y al aislamiento.
Requisitos de utilización
La primera condición necesaria para usar esta cocina es tener luz solar durante al menos dos o tres horas; del mismo
modo que para la cocina de panel, el viento puede ser un problema, porque aumenta las perdidas térmicas, pero su
efecto tiene menos impacto en el rendimiento energético de la cocina si está correctamente aislada.
Para maximizar su eficiencia, es mejor usar una cazuela negra o, en su defecto, una cazuela pintada con pintura no
tóxica. Por otra parte, la placa interna tiene que ser negra, ya que funciona como placa de absorción.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las cocinas solares se pueden construir fácilmente en campamentos de refugiados, pero es importante recordar que
su rendimiento podría ser más bajo que el de las cocinas de panel. Los materiales utilizados son:
 Dos cajas de cartón corrugado (planchas de cartón) grandes y poco profundas:
Una CAJA INTERNA un poco más alta que las cazuelas.
Una CAJA EXTERNA un poco más grande en todas sus dimensiones; debe haber un espacio de 3 a 5
centímetros entre las dos cajas en todos los lados cuando se inserte.
 Cartón corrugado (plancha de cartón) más largo y ancho que la caja exterior para hacer la tapa.
 Cristal de ventana (o plexiglás) más largo y ancho que la caja interior.
 Hoja de metal negra, fina, de tamaño igual o ligeramente más pequeña que la caja interior.
 Lámina reflectante.
 Fibras vegetales secas u hojas de periódico.
 Cola (no tóxica, de base acuosa).
 Masilla de silicona
113

Alambre rígido (p.ej. hilo de hierro).
A continuación, de describen los pasos para su construcción:
1. En la caja externa, corte la abertura de la ventana sobre el fondo usando la caja interior como plantilla para dibujar
las dimensiones.
2. Usando también la caja interior como plantilla, en la pieza de la tapa, dibuje un cuadrado, haga líneas de doblez y
corte la apertura de la ventana/solapa reflectora.
114
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
3. Si es necesario, ajuste las alturas de las cajas exterior e interior.
4. Cuando las paredes de la caja interior tengan la altura correcta, corte por encima del doblez a unos 5-7 centímetros
para hacer unas solapas tan estrechas como el pequeño borde alrededor de la ventana, abierto en la caja exterior en
el paso 1. A continuación, junte las cajas, tal y como se muestra a continuación:
5. Aísle las dos cajas recubriendo la caja interior con lámina de aluminio (o reflectante) para reducir las pérdidas de
radiación, y llene el espacio interior entre las cajas con los trozos de periódico (u otros materiales aislantes).
Finalmente, cierre y pegue las solapas de la caja exterior para sellar el fondo de la cocina.
115
6. Pegue las láminas reflectantes dentro de la caja, y la tapa.
7. Corte, doble y pegue las esquinas de la nueva tapa e inserte la ventana.
8. Haga un soporte ajustable para apoyar la tapa sobre la caja y, finalmente, inserte la placa de metal negro.
Funcionamiento y mantenimiento
Los usuarios pueden saber si el sol está lo suficientemente alto observando su sombra: si la longitud de su sombra en
el suelo es más corta que su altura, la altura del sol es apropiada para cocinar.
El tiempo empleado para cocinar con la cocina de caja es más corto (al mediodía) que con la cocina de panel, porque
la caja puede dar sombra a la cazuela cuando el sol está bajo. Esta cocina requiere un seguimiento de azimut
(posicionando la cocina
de cara al
sol)
menos frecuente que la cocina de panel
(30-45 min), porque no concentra los rayos. Por otra parte, el reflector tiene que estar correctamente inclinado y
puede que se tengan que hacer algunas pruebas para encontrar el ángulo correcto.
Puesto que requiere mucho más tiempo hervir el agua (si llega a hervir), los alimentos deben cocinarse poniéndolos
directamente en agua fría. Es imposible cocinar alimentos que requieren llevar agua a ebullición. Hay que tener
cuidado con la cantidad de agua, porque la cocina de caja tiene generalmente menos rendimiento que la cocina de
panel y es conveniente para cocinar alimentos que requieren poca cantidad de agua.
Es recomendable guardar la cocina en un lugar seguro, protegida de la humedad y animales, y limpiarla
116
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
periódicamente con un trapo seco, porque los papeles corrugados son perecederos y tienen una vida muy corta. La
superficie reflectante tiene que limpiarse con un trapo seco después de cada uso para mantener alta la reflectancia de
las láminas.
La cocina puede usarse como calientaplatos. Si se deja la cocina al sol por la mañana, la caja interior se calienta y la
gente puede utilizarla para calentar los alimentos, colocando dentro las cazuelas.
Características morfológicas y tamaño
Con este tipo de cocina, los usuarios pueden cocinar con varias cazuelas con un volumen de 2,5 litros
aproximadamente. Hay disponibles diferentes modelos y se pueden encontrar en la Red Internacional de Cocinas
Solares http://solarcooking.org/plans/). Pueden hacerse con cajas de madera y metal, e incluso usando espejos en
lugar de láminas reflectantes.
Advertencias
Si el agua está contaminada, es importante asegurarse de que el interior de la cazuela se mantiene a una temperatura
de 70 °C durante al menos 30 minutos y por encima de 85 °C al menos durante unos cuantos minutos más.
Si no hay placas o láminas negras disponibles, se pueden pintar con pintura negra no tóxica.
Características técnicas y económicas
Si se construye con materiales locales, esta tiene un coste muy bajo, de 0 a 20 dólares. Si se compra, puede costar
hasta 100 dólares.
Muestra de aplicación
El procedimiento para construir una cocina de caja se describe con detalle en las instrucciones de “COCINAS SOLARES,
cómo hacer, usar y disfrutar, por Solar Cookers International”
(http://solarcooking.org/plans/plans.pdf; http://solarcooking.wikia.com/wiki/File:CooKit_plans_detailed.pdf).
- La Fundación CEDESOL proporcionó cocinas solares de caja a familias rurales en Bolivia. Después de cinco años, el
92,7 % de los participantes continuaron usando estas cocinas solares y los beneficiarios informaron de que habían
cambiado su estilo de vida para adaptarse a este aparato de cocinado auxiliar. Se descubrió que el gasto en
combustible de las familias se había reducido en un 40 %.
- El equipo de la Fundación ADES Suiza puso en marcha un programa de cocinas solares en Madagascar en 2001. En
2012 habían enseñado a la gente a construir y utilizar más de 50.000 cocinas solares, y de este modo se redujo el
consumo de madera local en un 65 %.
117
Cocina parabólica
Descripción de la tecnología
Una cocina parabólica consiste en un reflector parabólico en el cual se coloca el recipiente en el punto focal mediante
un sistema de soporte vertical. Es la cocina solar más eficiente de los tres modelos descritos hasta ahora gracias a su
capacidad de concentrar los rayos solares en un punto. Esta cocina solar puede generar más de 2000 vatios de
energía, y hervir 5 litros de agua en una media de 70 min.
Requisitos de utilización
La primera condición necesaria para usar esta cocina es tener luz solar durante al menos dos horas; igual que con la
cocina de panel, el viento puede suponer un problema al aumentar las pérdidas térmicas.
La cazuela tiene que ser negra; también se puede pintar con una pintura no tóxica.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las cocinas solares son difíciles de construir, porque requieren materiales caros, como espejos y estructuras de apoyo
pesadas hechas de hierro o madera. La cocina parabólica puede construirse utilizando un plato de antena parabólica
reciclado cubierto de pequeños espejos cuadrados pegados a la superficie. Un soporte de metal sujeta la cazuela en el
punto focal. La cazuela se puede poner dentro de una caja transparente (hecha con vidrio o ventanas reusadas de
lavadoras) para generar un efecto invernadero y reducir las pérdidas térmicas. Durante las horas de sol, la parábola
tiene que estar dirigida al sol; los rayos solares inciden en la parábola y se reflejan en el fondo de la cazuela.
Un marco de madera sobre ruedas sostiene la parábola para que el reflector pueda seguir la posición del sol. Se debe
reposicionar la cocina solar y colocarla cara al sol cada 5 o 10 min.
Funcionamiento y mantenimiento
La cocina requiere un seguimiento de azimut y zenital (posicionar la cocina de cara al sol) más o menos frecuente (5 –
10 min) para mantener el punto focal debajo de la cazuela. De hecho, si el punto focal no está ahí, la cazuela no recibe
energía y los alimentos no se cocinan, pero la principal razón es que los rayos solares pueden ser peligrosos si se
reflejan sobre las personas, ya que podrían dañar sus ojos.
Se pueden cocinar alimentos que requieren llevar agua a ebullición, porque el tiempo necesario para hervir 1 litro de
agua es menor a 20 min.
Es recomendable limpiar la cocina con un trapo seco después de cada uso para mantener alta la reflectancia de los
espejos.
Características morfológicas y tamaño
Con este tipo de cocina, los usuarios pueden cocinar con varias cazuelas con un volumen de 2,5 litros
aproximadamente. Hay disponibles diferentes modelos y se pueden encontrar en la Red Internacional de Cocinas
Solares http://solarcooking.org/plans/). Una alternativa es hacerlos con paraguas viejos, recubriéndolos con láminas
reflectantes.
118
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Advertencias
Debido a un alto riesgo de ceguera, se recomienda no usar esta cocina en un sitio muy concurrido ni dejar que los
niños la utilicen o se acerquen a ella. El riesgo de quemar alimentos también es alto si no se controla la cocción.
Para impedir accidentes y fuegos causados por una supervisión incorrecta, evite poner cualquier objeto inflamable
cerca de estas cocinas.
Si no hay placas o láminas negras disponibles, se pueden pintar con pintura negra no tóxica.
Características técnicas y económicas
Si se construye localmente, la cocina puede costar de 30 a 60 dólares. Si se compra, puede costar hasta 100–300
dólares.
Muestra de aplicación
La Fundación Vajra Holanda ha trabajado desde 1995 en el campamento de refugiados butaneses, en Nepal, para
difundir el cocinado solar y cocinado por retención de calor entre sus refugiados. En 2003, 85.000 refugiados
cocinaban los alimentos con estos métodos.
119
COCINA DE PANEL SOLAR
Tablas comparativas
Puntos fuertes
 Menor CO, PM,
SO2, cenizas
volantes y humo
 Reducción de CO2
 Reducción de leña
 Ahorro en el coste
de la madera
 Puede fabricarlo
uno mismo,
económica
 Portátil
COCINA SOLAR DE CAJA








Menor CO, PM,
SO2, ceniza
volante y humo
Reducción de CO2
Reducción de la
leña
Ahorro en el coste
de madera
Puede construirla
uno mismo
Portátil
Útil para calendar
comida ya
cocinada
Varias cazuelas
Puntos débiles
 Tarda tiempo
 No se pueden
cocinar alimentos
que requieren
llevar agua a
ebullición
 Sólo almuerzo
 Su uso depende de
la meteorología
 Conflicto con el
fuego de tres
piedras tradicional
 Comida fuera de
casa
 Desconocimiento
de los fabricantes y
miedo al cambio
 Requiere cazuelas
negras
 Se requieren
cambios
importantes en las
prácticas de
cocinado
 Tarda más
 No se pueden
cocinar alimentos
que requieren
llevar agua a
ebullición
 Sólo almuerzo
 Uso dependiente
de la meteorología
 Conflicto con el
fuego tradicional
de tres piedras
 Comida fuera de
casa
 Fabricantes
desconocidos y
miedo al cambio
 Se requieren
cambios
importantes en las
prácticas de
cocinado
Oportunidades
 Ubicaciones
soleadas durante
la mayor parte del
año
Amenazas
 Ubicación lluviosa
y con viento
 Ubicaciones

soleadas durante la
mayor parte del
año
 Idóneo para
lugares donde se
cocina una vez a la
semana para todos
(u otro período de
tiempo) y solo
tiene que
recalentarse la
comida
Ubicación lluviosa
y con viento
120
COCINA SOLAR PARABÓLICA
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Puntos fuertes
 Menor CO, PM,
SO2, ceniza
volante y humo
 Reducción de CO2
 Reducción de leña
 Ahorro en el coste
de madera
 Varias cazuelas
(máximo dos)
 La cocina también
se puede usar
como parrilla
 Muy rápida para
cocinar
 Hierve agua con
facilidad
 Duradera
CESTA DE HENO

Reduce la
necesidad de
combustible de
madera hasta un
40 %
 Reduce las
emisiones
 Ligera y portátil
 Muy fácil de usar y
fabricar
 Su fabricación
podría convertirse
en una actividad
de sustento para
las mujeres
Puntos débiles
 No portátil
 Bastante difícil de
construir
 Puede dañar los
ojos
 Puede quemar la
comida
 Sólo almuerzo
 El uso depende de
la meteorología
 Conflicto con el
fuego tradicional
de tres piedras
 Comida fuera de
casa
 Fabricantes
desconocidos y
miedo al cambio
 Se requieren
cambios
importantes en las
prácticas de
cocinado
 Sólo alimentos de
cocción lenta
(legumbres,
cereales, arroz)
 Requiere más
tiempo de
cocinado
Oportunidades
 Ubicaciones
soleadas durante
la mayor parte del
año
Amenazas
 Ubicación lluviosa
y con viento


No acceso a
combustibles
limpios y
asequibles
Escepticismo
121
6.3 Producción de combustible
Producción de biogás
Descripción de la tecnología
La tecnología de biogás, también conocida como la Digestión Anaerobia (DA) es la conversión de residuos orgánicos en
la ausencia de aire (oxígeno) en una mezcla de gases llamada biogás. El proceso normalmente tiene lugar en un
tanque estanco llamado digestor. El biogás se compone de los siguientes gases: metano (CH4): 60-75 %vol; dióxido de
carbono (CO2): 25-40 %vol y otros gases (1-5 %vol) que incluyen hidrógeno (H2): 0-1 %vol; sulfuro de hidrógeno (H2S):
1-3 %vol, y partículas de nitrógeno y oxígeno.
El proceso de DA tiene lugar en cuatro fases diferentes llamadas hidrólisis, acidogénesis, acetogénesis y
metanogénesis. Una unión de microorganismos es la responsable de este proceso en cada fase. Estos
microorganismos son bacterias acidogénicas, acetogénicas y metanogénicas.
Hay varios factores que afectan al proceso del biogás, entre ellos, (i) tipo de material orgánico, (ii) contenido solido del
material orgánico, (iii) relación carbón/nitrógeno en el material orgánico, (iv) temperaturas, (v) el tiempo de retención
del substrato, (vi) acidez (pH), (vi) alcalinidad, (vii) ácidos grasos volátiles, (vii) factores inhibidores como los metales
pesados, antibióticos (bacitracina, flavomycina, lasalósido, monensina, espiramicina), etc.
El principio del proceso de DA es el mismo, pero, dependiendo del contexto del entorno local, se podrían usar varios
métodos. Estos métodos se pueden categorizar basándose en importantes parámetros de funcionamiento, entre los
cuales se incluyen:
Modo de alimentación: Hay dos modos principales de alimentar un digestor de biogás, concretamente
alimentación por lotes o continua. En un sistema de alimentación por lotes, se alimenta el digestor con material
orgánico y se espera hasta su completa digestión durante un período de tiempo. El material digerido se retira y se
introduce de nuevo material fresco en el sistema. En el sistema de alimentación continuo, el digestor se alimenta
continuamente con material fresco y se retira pero, al mismo tiempo, una cantidad igual de material es retirado
del digestor.
Temperaturas de funcionamiento: Diferentes grupos de bacterias son responsables del proceso de DA y
funcionan bajo diferentes regímenes de temperaturas. Se han identificado tres regímenes: psicrófilo (0-20 °C),
mesófilo (20-45 °C), o termófilo (40-60 °C).
Contenido sólido: Se pueden usar diferentes enfoques en el proceso de DA dependiendo de la cantidad de
sólidos que contiene la materia prima con la que se alimenta el digestor. Se adoptan dos enfoques,
concretamente la digestión anaerobia húmeda (DAH) y la digestión anaerobia seca (DAS). En una DAH el
contenido sólido que contiene la materia prima con la que se alimenta el digestor es menor del 10 %
(normalmente menor del 5 %). En una DAS, el contenido sólido que contiene la materia prima con la que se
alimenta el digestor varía del 15 al 45 %. DAS tiene varias ventajas sobre DAH, entre otras: una alta producción de
biogás, un mayor índice de carga orgánica, un menor coste de inversión y un amplio rango de materias primas
que se pueden usar. Sin embargo DAS tiene a menudo problemas de inhibición, largos períodos de retención y
acumulación de ácidos grasos volátiles. Su aplicación es limitada, sobre todo a pequeña escala en países en vías
de desarrollo debido a una inapropiada configuración del digestor.
Diseño del digestor: Dependiendo de la interacción entre la materia prima fresca con la que se alimenta el
digestor y el material digerido ya en el digestor, se usan tres tipos de diseño de digestor, concretamente diseño
de flujo cruzado/llenado, mezcla completa y lecho de lixiviación. En el diseño de flujo cruzado/llenado, la materia
prima fluye desde la entrada a la salida del digestor sin ningún contacto entre la materia prima fresca y la
digerida. Este diseño puede funcionar con un contenido sólido mayor que los diseños de mezcla completa y así su
producción de biogás es mayor. En el diseño de mezcla completa, la materia prima fresca y la digerida se mezclan
antes de salir del digestor. Una desventaja de este tipo de diseño es que una parte de la materia prima fresca sale
del digestor antes de ser digerida, lo que conduce a una menor productividad del sistema; también los requisitos
de alto contenido en agua para la materia prima exigen tamaños/volúmenes de digestores mayores y así
mayores costes de instalación y operación. En el diseño de lecho de lixiviación, el material digerido se saca del
digestor antes de introducir material fresco en el mismo y, por lo tanto, no hay interacción entre la materia prima
fresca y el material digerido. La ventaja del diseño de lecho de lixiviación es que funciona en un contenido sólido
muy alto (15-45 %) de materia prima, así que el volumen del digestor es normalmente más pequeño comparado
con el diseño mojado, la producción de biogás es alta y requiere menos agua. Sin embargo, normalmente
funciona en el rango de temperatura termófila y se requiere mucho calor. Además, puesto que funciona en modo
122
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
de alimentación por lotes, la producción de biogás se ve interrumpida frecuentemente cuando hay que alimentar
y hay que esperar períodos de de tiempo largos hasta que el proceso recomienza.
Requisitos de utilización
Un sistema completo de biogás comprende los siguientes componentes: tanque de entrada, cámara de digestión,
tanque de salida, sistema de canalización y aparatos.
La materia prima es la entrada más importante del sistema.
El biogás producido puede usarse directamente sin purificación, es decir, sin eliminar CO2 y otros gases, especialmente
sulfuro de hidrógeno, o puede ser purificado antes de su uso. En la mayoría de aplicaciones de calor y alumbrado, el
biogás se puede usar directamente sin purificar. En aplicaciones de generación de electricidad, se requiere purificarlo,
porque el sulfuro de hidrógeno es muy corrosivo. Para que los aparatos funcionen correctamente, el gas puede tener
que ser presurizado porque está normalmente a baja presión.
El material digerido es un buen acondicionador del suelo. Se puede fertilizar o secar para su uso en aplicaciones
agrícolas.
Funcionamiento y mantenimiento
Poner en funcionamiento un sistema de biogás requiere cierta preparación sobre la materia prima con la que se
alimenta el digestor. En la mayoría de sistemas, la materia prima se mezcla con agua y se introduce en el digestor. La
proporción de la mezcla agua:materia prima depende del tipo de materia prima, por ejemplo, la proporción es 1:1
cuando la materia prima es estiércol de vaca. El material digerido se recoge y fertiliza para aplicaciones agrícolas.
Se requiere un mantenimiento del sistema de biogás, principalmente en la canalización y los aparatos. Las juntas y
válvulas deben comprobarse a menudo para evitar fugas. La canalización debe liberarse del agua de vapor
condensado con frecuencia, abriendo la tubería de respiración cuando sea necesario.
Características morfológicas y tamaño
Los sistemas de biogás domésticos y, a veces, los comunitarios están formados normalmente por los siguientes
componentes:
Tanque de entrada: para la preparación de la materia prima antes de alimentarla al digestor.
Tanque del digestor: donde se mantiene la materia orgánica para que tenga lugar el proceso.
Tanque de salida: para mantener el material digerido para posterior abono.
Canalización: para transmitir el biogás al punto de consumo.
Aparatos: para convertir el biogás en formas más usables de energía, por ejemplo, calor, luz o electricidad.
La configuración de estos componentes variará dependiendo del tipo de proceso de DA y el tipo de diseño del
digestor.
La capacidad y tamaño del sistema de biogás varía dependiendo del nivel de aplicación.
Los sistemas de biogás domésticos o de hogar tienen un rango de tamaño de 2 m 3-15 m3 con una producción de
biogás de 1 m3/día – 6 m3/día.
Los sistemas de biogás de comunidad (normalmente para escuelas, hospitales y campamentos) tienen un rango
de tamaño entre 20 m3-100 m3 con una producción de biogás de más de 10 m3/día.
Los sistemas de biogás industriales tienen tamaños del orden de los 1000 m3.
Los sistemas de biogás más difundidos en países en vías de desarrollo son los sistemas de digestión húmeda de mezcla
completa o los sistemas de digestión húmeda de flujo de llenado. Los diseños de digestor incluyen una variedad de
cúpulas-fijas (chinos, indios, nepalíes, vietnamitas, CARMATEC-Tanzania y SINIDU-Etiopía), tambor flotante y digestor
de plástico.
123
Digestor tubular de plástico.
Tambor flotante.
124
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
CAMARTEC de cúpula fija.
Cúpula china fija.
Advertencias
Los sistemas de biogás domésticos e incluso sus aplicaciones comunitarias son a menudo dimensionados con una
autonomía de un día. Si durante un día el gas no es usado se recomienda liberar algo del gas del almacenamiento para
evitar daños en el aparato de almacenamiento. Cuando el biogás se mezcla con aire a una razón de 1:20 se forma un
gas altamente explosivo. Las fugas de tuberías de gas en espacios cerrados constituyen un grave peligro.
Características técnicas y económicas
El coste de inversión de un sistema de biogás varía considerablemente según el tamaño, tipo y ubicación geográfica.
Los digestores plásticos son los más sencillos de instalar y requieren menos destreza y materiales de construcción, y
son los más baratos entre los diseños de digestores domésticos. Para la instalación de cúpulas fijas y del tambor
flotante, se requieren conocimientos más avanzados y técnicas de construcción elaboradas. Su coste también varía, y
el diseño indio (Deenbandhu) es el más barato de estos. La ubicación geográfica de los digestores también tiene un
impacto en su coste, ya que el mismo tipo de diseño cuesta más en África que en Asia.
Muestra de aplicación
Se han distribuido más de 44 millones de digestores de pequeña escala en los países en vías de desarrollo mediante
programas con muy buenos resultados. Algunos de estos son programas nacionales de gestión de biogás y abonos de
125
India, programas nacionales de biogás de Nepal, Vietnam, Camboya y muchos países africanos, p.ej. Etiopía, Camerún,
Ruanda, Tanzania, apoyados por la Agencia Holandesa de Desarrollo (www.snvworld.org) y el Programa africano de
biogás (www.abp.org). En un nuevo e interesante proyecto, el Programa de países del consejo noruego de refugiados
introdujo biogás como combustible alternativo en el campamento de refugiados de Bambasi, Etiopía.
(http://www.nrc.no/?did=9186732).
Instrucciones para construirlo: http://www.build-a-biogas-plant.com/biogas-plant-construction/.
El Instituto para la Tecnología Rural Apropiada (ARTI) ha propuesto un particular tipo de digestor hecho con un tambor
y una bolsa (Cómo construir un digestor de biogás de tambor de 55 galones/200 litros).
http://www.completebiogas.com/B_55Gal.html).
Además, SimGas ha propuesto un particular sistema modular de biogás rural para hogares llamado GesiShamba
(disponible en http://www.simgas.com/products/gesi-shamba/item33).
126
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Sistemas mejorados de producción de carbón vegetal
Descripción de la tecnología
Con la finalidad de aprovechar la producción de carbón vegetal, a continuación se explica uno de los métodos de
producción de carbón vegetal de manera eficiente. Los hornos tradicionales se construyen simplemente apilando
madera en el suelo con una capa de materia verde, por ejemplo hierba, sobre el montón de leña y finalmente se cubre
con una capa de tierra lo suficientemente gruesa como para impedir que entre aire en la madera. Se deja una
abertura para prender. Normalmente el proceso de carbonización no está bien controlado y el resultado es un carbón
vegetal de baja calidad, contaminado con trozos de tierra y a veces la recuperación de combustibles es solo del 15 %
(esto significa que 1 kg de madera seca produce 0,15 kg de carbón vegetal seco).
Se pueden construir sistemas mejorados mediante un aumento del aislamiento, añadiendo láminas de metal para
reducir la contaminación del carbón con tierra y una chimenea para controlar mejor el proceso de carbonización. Por
lo tanto, se propone utilizar un horno de tambor, que permite recuperar el 25-30 % del combustible.
127
Requisitos de utilización
Para impedir accidentes y fuegos, es fundamental evitar colocar objetos inflamables cerca del horno.
El carbón vegetal tiene que producirse en el exterior.
Secar la madera usada para producir carbón vegetal aumenta la eficiencia del proceso.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Este horno puede construirse modificando un barril de aceite con una tapadera ajustable equipada con una puerta de
prendido hecha con metal o ladrillos y piedras; funciona como abertura para prender madera.
La madera se apila ordenadamente sobre una rejilla metálica situada dentro del tambor para facilitar el movimiento
de aire. El flujo de aire es controlado mediante una chimenea que tiene que acoplarse al lateral del tambor. Para
aumentar el aislamiento térmico, el horno de tambor final debe cubrirse con tierra durante el proceso de fabricación
de carbón vegetal.
128
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Funcionamiento y mantenimiento
El proceso dura de 6 a 12 horas.
El sistema debe estar protegido de la lluvia, porque la pared metálica externa puede corroerse fácilmente si no se
cuida correctamente.
Características morfológicas y tamaño
Un horno de tambor es una de las posibles maneras mejoradas de producir carbón vegetal. Se sugiere para producir
carbón vegetal en el ámbito doméstico. Para producir carbón vegetal para una comunidad, es necesario un horno
grande y bien ventilado aislado con ladrillos. En la muestra de aplicación, se puede consultar un informe sobre las
diferentes maneras de producir carbón vegetal.
Advertencias
Si las paredes del tambor de metal no están bien cubiertas de tierra durante el proceso de carbonización, se calientan
y puede ser peligroso.
Características técnicas y económicas
Si se utilizna materiales de desecho, los costes principales corresponderán a la mano de obra y chimenea (si se
129
compra). Permite recuperar un 25-30 % de combustible.
Muestra de aplicación
Se pueden consultar diferentes maneras de producir carbón vegetal en “TECNOLOGÍAS DE PRODUCCIÓN DE CARBÓN
VEGETAL DISPONIBLES EN KENIA, por UNDP y Servicio Forestal de Kenia”.
130
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Briquetas de combustible
Descripción de la tecnología
Las briquetas son un combustible colectivo y doméstico que se hace compactando desechos de biomasa en un molde.
Pueden hacerse de diferentes formas y tamaños. Su característica común es una alta área de superficie (comparada
con su peso) para permitir una combustión uniforme (p.ej., con agujeros en medio). Las más comunes son las
siguientes:
a) Briquetas de carbón vegetal
Estas briquetas se producen a partir de una materia prima que ha sido
previamente expuesta al proceso de carbonización descrito
anteriormente. El resultado es un combustible sin humo con alto
contenido energético (el doble que el combustible de madera). La
práctica más común es hacer estas briquetas con polvo de carbón
vegetal que ya ha sido expuesto a carbonización.
b) Briquetas no carbonizadas
Están hechas de otros materiales combustibles, como el serrín, bagazo,
cáscaras de café, mazorcas de maíz, paja de trigo/judías/cebada
comprimidas mediante simple compactación (briquetas densificadas) o
con máquinas que ejercen presiones mayores (briquetas carbonizadas)
y que rompen la estructura del material. Su contenido energético es
similar al del combustible de madera (16 MJ/kg). El problema de las
briquetas densificadas es que son difíciles de encender, son demasiado
humeantes y su coste es mucho mayor que el del combustible de
madera si se compran. Por consiguiente, se usa solo en caso de escasez
de madera.
Requisitos de utilización
Se sugiere una prensa manual.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las briquetas se pueden hacer a mano mezclando materia prima con agua y aglutinante, normalmente arcilla, que
puede reducir la velocidad de quemado, de modo que se produzca menos calor pero durante más tiempo.
Finalmente, la mezcla se moldea en bolas y se deja secar. El problema es que estas briquetas son muy humeantes y se
deben restringir a aplicaciones donde el humo no sea un problema.
La mejor manera de producir briquetas es usando una máquina, que puede consistir simplemente en una prensa
manual, no muy cara (unos 70 dólares).
131
Las briquetas se pueden hacer siguiendo estos pasos:
i.
Seleccione y tamice la materia prima; elimine todas las materias indeseadas o desechos grandes de biomasa.
ii.
Corte los materiales de biomasa en trozos pequeños para mejorar su funcionalidad y compacidad, y
mézclelos. Este paso depende del tipo de materia prima.
iii.
Añada un aglutinante apropiado además de la mezcla de biomasa; el más común es arcilla o almidón.
iv.
Añada agua a la mezcla.
v.
Compacte la materia prima y déjela secar durante una semana.
Funcionamiento y mantenimiento
Las briquetas pueden usarse en todas las cocinas tradicionales excepto en gasificadores, para los cuales se requiere
madera.
Las briquetas tienen que almacenarse en un lugar seco, porque la humedad puede suponer un problema.
Características morfológicas y tamaño
Las briquetas pueden estar hechas de diferentes tipos de desechos de biomasa, desde serrín hasta mazorcas de maíz y
polvo de carbón vegetal. Mezclar varias materias primas puede ser útil para optimizar las características de quema del
combustible final (p.ej., una biomasa con contenido en ceniza podría mezclarse con un material de biomasa con bajo
contenido en cenizas; la biomasa con bajo contenido energético puede mezclarse con biomasa de alto contenido
energético).
Materia prima
Cantidad de ceniza
Carozos
Baja
Serrín
Baja
Bagazo
Baja
Cáscara de nuez molida
Media
Cascarilla de arroz
Muy alta
Ejemplos de desecho de biomasa:
132
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Residuos del campo, como:






hojas de banano
semillas de caña y junco
paja de sorgo
residuos de algodón
maíz, trigo, arroz, mijo
residuos forestales, como
árboles secos, hojas y
ramas
Residuos de procesos, como:







cáscaras de café y de arroz
cáscaras
coco y frutos secos
molidos
corteza de árbol, serrín y
polvo de carbón vegetal
virutas
bagazo de caña de azúcar
polvo de coco
Desechos orgánicos domésticos e
industriales, como:


desechos de muebles
residuos de papel y cartón
Advertencias
Las briquetas comprimidas a mano son humeantes y no son convenientes para cocinar.
Características técnicas y económicas
Las briquetas no carbonizadas tienen un contenido energético similar a la madera (16MJ/kg) mientras que las de
carbón vegetal tienen un contenido energético que supera los 30 MJ/kg. Respecto a los aspectos económicos, el
mayor coste es la prensa (70 dólares si es manual), porque el contenido de materia prima se hace con desecho de
biomasa. Hay que añadir costes importantes en caso de transporte de materiales y embalado.
Muestra de aplicación
Los refugiados de Birmania ubicados en campamentos de Bangladesh durante los años 90 probaron el uso de
briquetas de cáscaras de arroz gracias a un programa de ACNUR, que compró grandes cantidades de briquetas de
cáscaras de arroz carbonizadas de los molinos locales y las distribuyó entre los refugiados. No fue la solución más
apropiada, porque los refugiados revendieron una cantidad significativa de briquetas a los comerciantes locales a un
precio muy bajo y por su relación continua con la tala comercial.
En Tailandia, se empezaron a suministrar briquetas en 1995. Un 17 % de las briquetas fueron fabricadas con serrín y
carbonizadas en hornos por una serie de empresas privadas en el oeste de Tailandia en el marco de un contrato con el
Consorcio de la Frontera Birmana (BBC), una red de agencias de apoyo a los refugiados. Las briquetas carbonizadas
tenían un alto contenido energético (29MJ/kg) y poca ceniza (6 %).
El 83 % restante de las briquetas estaban hechas de materia prima que ya estaba carbonizada antes de ser
briqueteada (p. ej., tipos de desecho carbonizado de operaciones industriales en Tailandia central,
predominantemente derivadas de las industrias del bambú rurales). Hubo un uso extendido de ambos tipos de
briquetas entre los refugiados, que adaptaron sus cocinas tradicionales para usarlas. La cuota media era de 6-7 kg por
persona al mes, lo cual pudo satisfacer a la mitad de la demanda total.
Más detalles e información técnica relativos a la producción de briquetas disponibles en “Briqueteado a pequeña
escala y carbonización de residuos orgánicos para combustible, del Dr.- Ing. Heino Vest (2003)” (disponible en
http://www.gate-international.org/documents/techbriefs/webdocs/pdfs/e019e_2003.pdf).
133
CARBÓN VEGETAL
BIOGÁS
Tablas comparativas
Fortalezas
 Tecnología
versátil para
una fuente
renovable de
producción de
combustible y
fertilizante
orgánico
 Relativamente
sencillo de
instalar,
manejar y
mantener
 Diseño modular
 Combustible de
mayor
rendimiento
que el carbón
vegetal, leña e
incluso
queroseno
 Riesgo reducido
de propagación
de patógenos
 Mejoras en el
saneamiento
 El carbón
vegetal arde de
una manera
más eficaz
 Mayor
contenido de
energía que la
madera
 Se produce
fácilmente con
material de
desecho local
Debilidades
 Coste de inversión
relativamente alto
 Dependiente de la
temperatura
ambiental

Oportunidades
 Coste creciente de
combustibles
convencionales
(combustibles
procedentes del
petróleo)
 Estrategias de
mitigación en el
cambio climático
 Elevado coste de
fertilizantes
orgánicos
 Necesidad de
gestión sostenible
de residuos
animales y
humanos
Si no se produce

adecuadamente,
el equilibrio de
energía sobre toda
la cadena de
suministro de
carbón vegetal
suele causar un
mayor consumo
de madera
Amenazas
 Barreras culturales
vinculadas a los
residuos animales
y humanos
Escasez de madera
134
BRIQUETAS
Fichas técnicas: tecnologías de cocinado
Fortalezas
Debilidades
Oportunidades


 Es necesario






Uniformidad
Están hechas a
medida para un
uso individual, es
decir, tiempo que
arden, tipos de
cocina (colectiva o
doméstica
Costes generales
más bajos para los
usuarios
Arden durante
más tiempo
Requieren pocas
destrezas técnicas
La producción y la
venta podrían ser
una fuente de
ingresos
Reciclaje de
desechos
agrícolas y
forestales
Amenazas
Escasez de madera
aportar fondos
 Coste de inversión
(prensa manual)
135
6.4 Tecnologías para la preservación de alimentos
Refrigeración / congelación mecánica/ por comprensión de vapor
Descripción de la tecnología
La compresión mecánica o ciclo de compresión de vapor se usa generalmente en los sistemas de refrigeración, como
refrigeradores y congeladores. En este ciclo, un refrigerante circulante entra en un compresor como vapor a baja
presión a la temperatura del refrigerador interior, o ligeramente por encima; el vapor es comprimido mecánicamente
por el compresor y se convierte en vapor sobrecalentado a alta presión. El vapor sobrecalentado se desplaza bajo
presión a través del condensador, que está hecho de espirales o tubos que, por exposición a aire o agua ambiente,
enfrían el vapor licuándolo y transfiriendo el calor al ambiente externo. Cuando el líquido refrigerante abandona el
condensador es forzado a través de una válvula de expansión que baja su presión y hace que se vaporice, atrayendo
calor del volumen aislado térmicamente a través del evaporador interno.
El trabajo mecánico requerido para realizar este ciclo está provisto típicamente por un compresor eléctrico, pero en
algunos casos podría haber un acoplamiento directo del compresor con un motor u otra fuente de trabajo mecánico
(sistemas de acoplamiento directo).
Los principales componentes de un sistema de compresión de vapor son:
- Una caja hermética aislada térmicamente con un nivel de aislamiento variable dependiendo de las condiciones
ambientales y limítrofes; el grosor del aislamiento, que puede hacerse con poliestireno u otros materiales aislantes,
varía normalmente de 3-4 cm en refrigeradores domésticos conectados a la red a 10-15 cm en refrigeradores y
congeladores solares autónomos. La cubierta tiene que ser impermeable, especialmente la del interior, porque el
agua o hielo de condensación estarán presentes en las superficies internas frías; tiene que haber un sistema de
drenaje para canalizar el agua de condensación hacia fuera de la caja. En algunas condiciones, el agua puede evaporar
usando el calor producido por el condensador externo o el compresor.
 Un fluido refrigerante, que es necesario para hacer funcionar el ciclo de compresión de vapor; los gases
refrigerantes más usados comúnmente son R134a y R22, pero también están empezando a usarse nuevos
refrigerantes con PCA bajo o cero, como HFO-1234f o isobutano (R600a) en productos comerciales.
 Un compresor, que empuja el fluido refrigerante en el ciclo; los tipos de compresores más competentes en la
actualidad son los de espiral por su eficiencia y fiabilidad, pero estos se usan típicamente en sistemas grandes; en
algunos casos, también pueden usarse compresores de tornillo, mientras que en muchos productos comerciales se
emplean compresores de pistón/alternativos. Los compresores de tamaño pequeño llevan integrados
normalmente un motor eléctrico, que puede alimentarse directamente en CA (conectado a la red) o también en CC
(con voltaje y corriente variables). En general, los compresores necesitan una fuente de energía externa
(electricidad o trabajo mecánico).
136
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
 Un evaporador (interior en la caja aislada), que intercambia calor con el volumen interior, y un condensador, que
intercambia calor con el entorno externo (se usa aire típicamente, pero también se puede emplear agua); para
aumentar el intercambio térmico de convección y para producir más sistemas compactos, en muchos casos los
condensadores enfriados por aire pueden ir equipados con un ventilador para una ventilación forzada.
 Un sistema de control cuya función principal es mantener el nivel de temperatura deseado dentro de la caja
aislada; la solución más simple es un termostato que regula el modo de funcionamiento del compresor
(encendido-apagado o variación de velocidad). De este modo, el trabajo del compresor no es continuo, sino que se
necesitan solo 8-12 horas al día, dependiendo de las condiciones de funcionamiento específicas.
Además, el diseño de los sistemas aislados de la red debe poder afrontar suministros de energía discontinuos y, por lo
tanto, en muchos casos integrar un almacenamiento térmico (hielo o materiales de cambio de fase) para mantener un
punto de temperatura interna establecido incluso cuando el compresor no esté funcionando, o una batería para
asegurar el correcto funcionamiento del compresor sin suministro de energía. Entre los sistemas aislados de la red, los
refrigeradores y congeladores solares por comprensión de vapor se alimentan directamente con un panel
fotovoltaico; en este caso, el suministro de energía puede ser en CC de los paneles FV al compresor, aumentando la
eficiencia del sistema. El dimensionado del generador FV se ha de llevar a cabo cuidadosamente para tener en cuenta
las condiciones medioambientales y operacionales.
El coeficiente de rendimiento de los refrigeradores y congeladores de comprensión de vapor varía típicamente entre
1,5 y 3,5, dependiendo del tamaño, las condiciones de carga y las temperaturas de funcionamiento.
Requisitos de utilización
El sistema de compresión de vapor tiene que colocarse en un espacio donde el calor producido por el condensador y
el compresor pueda disiparse al ambiente exterior; además, hay que garantizar una buena ventilación del
intercambiador de calor (condensador) durante su funcionamiento. Si hay altos niveles de humedad relativa, se tiene
que considerar un sistema de drenaje y eliminación. Además, para seleccionar el lugar de la instalación, hay que tener
en cuenta que los compresores son ruidosos (el nivel de ruido depende de los componentes tecnológicos y del nivel
de aislamiento acústico).
En general, las soluciones CA sin almacenamiento conectadas a la red requieren un suministro de electricidad
continuo y estable mientras que los sistemas aislados de la red con almacenamiento térmico pueden soportar un
suministro de energía discontinuo (p.ej., FV). No obstante, hay que llevar a cabo una valoración detallada de las
condiciones de contorno para garantizar su aplicabilidad en un contexto específico.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Generalmente los refrigeradores y congeladores comerciales de comprensión de vapor se fabrican y se venden como
productos listos para su uso. Sin embargo, si se desea utilizar mano de obra y materiales locales, es posible ensamblar
la parte mecánica y eléctrica de los sistemas y la caja aislada in situ. Normalmente no se pueden construir, o se
137
pueden construir muy pocas, piezas mecánicas y eléctricas usando recursos locales disponibles, mientras que, en
algunos casos, la caja aislada del sistema se puede construir con materias primas locales, como materiales aislantes
térmicos.
Funcionamiento y mantenimiento
Los refrigeradores y congeladores de comprensión de vapor con compresores eléctricos son extremadamente fiables.
Las piezas móviles y los fluidos están sellados, y las posibilidades de fuga o contaminación son muy limitadas. Si los
comparamos con los compresores de refrigeración impulsados mecánicamente, estos pueden presentar fugas de
fluido y lubricante a través de las junturas de los ejes.
A continuación, se enumeran algunas recomendaciones de uso y mantenimiento correctos:
 Mantenga el intercambiador de calor externo limpio y libre de obstrucciones.
 Verifique periódicamente el correcto funcionamiento del sistema de drenaje de humedad.
 Verifique el correcto funcionamiento del mecanismo de cierre de la cubierta.
 Si el compresor funciona continuamente sin interrupciones, verifique el estado de carga del refrigerante.
 Evite las acumulaciones de hielo en el refrigerador y mantenga limpio el volumen de almacenamiento de
alimentos.
Características morfológicas y tamaño
Los refrigeradores y congeladores son típicamente un producto compacto que integra, en un volumen cúbico o
paralelepípedo, tanto la caja de aislamiento para la conservación de alimentos como los sistemas de generación y
control. Los sistemas más grandes generalmente necesitan compresores y condensadores remotos. Los sistemas
compactos tienen un condensador de ventilación natural o forzado, situado típicamente detrás de la cubierta, que
tiene que intercambiar calor correctamente con el entorno. La abertura de la caja puede ser vertical (en la parte
frontal) u horizontal (en la parte superior).
La capacidad y tamaño de los refrigeradores y congeladores de comprensión de vapor varían considerablemente.
Típicamente, los sistemas portátiles tienen un volumen refrigerado a partir de 30-40 litros y los refrigeradores más
grandes para uso centralizado pueden almacenar varios metros cúbicos de alimentos.
Advertencias
Hay que tener en cuenta estas advertencias de aplicación:
 Evite colocar el refrigerador o congelador en un lugar excesivamente caliente (tamb>45 °C) o cerca de superficies
calientes.
 Evite colocar el refrigerador o congelador en sitios con exposición directa a radiación solar o lluvia.
 Evite abrir la puerta frecuentemente y no introduzca sustancias calientes.
 Evite desconexiones de corriente frecuentes y fluctuaciones de voltaje de la red si el sistema no está diseñado para
operación discontinua.
Características técnicas y económicas
La corriente eléctrica necesaria varía típicamente de 30-40 W para sistemas portátiles pequeños hasta varios kW para
sistemas centralizados más grandes. El coste de instalación de productos comerciales varía de un mínimo de
aproximadamente 0.5 €/litro para habitaciones frías de gran tamaño a 10 €/litro para sistemas solares CC de bajo
consumo.
La vida media de los sistemas de compresión de vapor es de unos 15 años, pero en condiciones de funcionamiento
óptimas pueden durar más de 30 años.
Muestra de aplicación
Existen varios ejemplos de refrigeradores y congeladores de
comprensión de vapor para aplicaciones aisladas de la red; en
concreto, podemos mencionar el proyecto SolarChill, promovido
por el Instituto Tecnológico Danés, que fabricó un refrigerador de
comprensión de vapor económico alimentado por FV para
aplicaciones aisladas de la red, sin baterías (www.solarchill.org).
138
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Sorción accionada por calor
Descripción de la tecnología
Las tecnologías de refrigeración por sorción son sistemas accionados térmicamente en los que el compresor mecánico
convencional del ciclo de compresor de vapor es remplazado por un “compresor térmico” y un sorbente. En la
actualidad hay dos procesos principales de producción de frío basados en la sorción: las técnicas de absorción y la
adsorción. Estos sistemas se están desarrollando para poderse acoplar con fuentes de calor térmicas, como el calor de
desecho en sistemas de cogeneración, además de fuentes de energía renovables como la solar, geotérmica y biomasa.
Un área de estudio reciente son las aplicaciones de pequeño tamaño, como la fabricación de hielo y el
almacenamiento de alimentos en áreas del mundo menos desarrolladas.
Los componentes principales de un sistema de sorción son:
 Un sorbente, que actúa como “compresor químico” accionado por calor; los sorbentes son materiales insolubles o
mezclas de materiales usados para recuperar líquidos mediante el mecanismo de sorción. Los absorbentes recogen
y retienen líquido, lo cual hace que el material se hinche (50 % o más), y los adsorbentes son materiales insolubles
que están recubiertos de un líquido en su superficie. Los pares operativos usados comúnmente en ciclos de
absorción son soluciones acuosas de agua con bromuro de litio (LiBr/H2O) o agua con amoníaco. Los adsorbentes
más industriales son gel de sílice, zeolitas, carbón activado y grafito.
 Un condensador, que rechaza el calor de desorción del ciclo; en general, cuando el sorbente vaporizado fluye al
condensador a través de un tubo de cobre se enfría por el aire aplicado en las aletas de condensador, y así el
sorbente vaporizado se convierte en materiales líquidos, que van al evaporador.
 Un evaporador (dentro de la caja aislada), que intercambia calor con el condensador; el evaporador tiene que
tener suficiente volumen para recolectar todo el sorbente condensado. Para aumentar el intercambio térmico de
convección y para producir sistemas más compactos, en muchos casos los condensadores enfriados por aire
pueden equiparse con un ventilador para ventilación forzosa.
 Una caja térmica aislada; con un nivel de aislamiento variable dependiendo de las condiciones ambientales y de
delimitación; el grosor del aislamiento, que puede hacerse con poliestireno u otros materiales aislantes, varía
normalmente de 10-15 cm. La cubierta tiene que ser impermeable, especialmente en el interior, porque el agua o
hielo de condensación estarán presentes en las superficies internas frías; tiene que haber un sistema de drenaje
para canalizar el agua de condensación hacia fuera de la caja. En algunas condiciones, el agua puede ser evaporada
usando el calor producido por el condensador externo o el compresor.
Una máquina de absorción usa un par de trabajo líquido-gaseoso, es decir un fluido de trabajo que está compuesto
por una mezcla de refrigerante y absorbente. Un ciclo de absorción está compuesto por cuatro o más componentes:
 Un desorbente en el que calor (solar) se
suministra al fluido de trabajo. Este fluido
aumenta su temperatura y libera el refrigerante
(vapor), que fluye al condensador mientras que
el absorbente obtenido circula al absorbente.
 Un condensador que recibe el vapor y lo
condensa, mandando gotas al evaporador.
 Un evaporador, en el que el líquido resultante
de las gotas condensadas es calentado por la
carga y retorna en forma de vapor.
 Un absorbente que absorbe el vapor producido
en el evaporador y circula la mezcla resultante
hacia el desorbente.
Los sistemas de absorción de simple efecto tienen
un coeficiente de rendimiento de aproximadamente
0,6–0,8 sobre un ideal 1,0. Puesto que los
coeficientes de rendimiento son menores que uno,
normalmente se usan en aplicaciones que
recuperan calor de desecho como vapor de desecho de plantas de energía o calderas. Los sistemas de absorción de
doble y triple efecto (con condensadores de alta y baja temperatura y generadores) tienen mayores coeficientes de
rendimiento (1,0-1,6).
La refrigeración por absorción se adopta muy frecuentemente para la refrigeración solar. Para la misma capacidad, las
dimensiones físicas de una máquina de absorción son más pequeñas que las de las máquinas de adsorción debido al
alto coeficiente de transferencia de calor del absorbente.
139
Un ciclo de adsorción es similar al de la absorción,
pero el sorbente es un sólido. Un proceso continuo
requiere simultáneamente cuatro componentes que
funcionan de forma alternativa. Como no hay
circulación del adsorbente sólido, varios ciclos de
adsorción son intermitentes y funcionan con dos
componentes:
 Un adsorbente que funciona también como
desorbente en modo de carga.
 Un condensador que funciona también como
evaporador en modo de descarga.
En comparación con los sistemas mecánicos de
compresión a vapor, los sistemas de adsorción
tienen la ventaja de ahorrar energía si son
alimentados con calor de desecho o energía solar,
un control más simple, ausencia de vibración y
costes de operación más bajos. En comparación con
los sistemas de absorción líquidos, los de adsorción
tienen la ventaja de ser alimentados por un amplio rango de temperaturas de fuentes de calor (50-100 °C frente a 75120 °C).
Los refrigeradores alimentados por energía solar se han diseñado usando diferentes pares de adsorción, como cloruro
de calcio y amoníaco, zeolitas y agua o carbón activado y metanol. En este caso, el circuito de refrigeración consiste en
un lecho de adsorbente sólido, un condensador y una nevera evaporadora.
La actual tecnología de las máquinas de hacer hielo alimentadas por adsorción solar permite producir de 4 a 7 kg de
hielo al día por m2 de colector solar con un coeficiente de rendimiento solar de entre 0,10 y 0,15.
Requisitos de utilización
Los requisitos de utilización para una máquina de sorción son bastante diferentes dependiendo del proceso usado.
La fuente de calor común para unidades de sorción en los países en vías de desarrollo es el sol, pero también se puede
utilizar la llama de gas natural, GLP y keroseno. En el primer caso, la máquina se ha de colocar en contacto directo con
la radiación solar y esto puede suponer un problema para la caja aislada en la que se produce el frío. El segundo caso
corresponde a los enfriadores de absorción de alimentación directa, alimentados por gas natural o GLP, que se usan
tradicionalmente en aplicaciones que requieren una alta fiabilidad y continuidad de servicio en caso de fallo de
alimentación. Las máquinas en las que la fuente de calor es un fluido de transferencia de calor (agua, aceite térmico,
humo caliente, vapor), por otra parte, se llaman máquinas de suministro indirecto; estas son objeto de un interés
renovado, porque pueden alimentarse con cualquier tipo de fuente de calor, incluyendo energía renovable o calor de
desecho de un CHP. También hay sistemas híbridos que combinan sistemas de absorción de gas con un sistema de
compresión de vapor. Otras nuevas tecnologías para máquinas de hacer hielo usan agua como agente enfriador en
lugar de CFC (o un gas tóxico) y hielo en lugar de una batería de plomo para proporcionar autonomía; es más eficiente
y transforma el calor solar directamente en frío, sin ningún paso intermedio como la conversión del sol en
electricidad.
Sin embargo, todas las máquinas de sorción tienen que colocarse en un espacio donde el calor producido por el
condensador pueda ser disipado al entorno externo; por esta razón, las máquinas se colocan siempre al exterior.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Generalmente los enfriadores de sorción accionados por calor están fabricados por empresas como componentes
listos para su uso. Sin embargo, si se desea utilizar mano de obra y materiales locales, es posible ensamblar in situ la
parte mecánica y eléctrica de los sistemas y la caja aislada.
Normalmente no se pueden construir, o se pueden construir muy pocas, piezas mecánicas y eléctricas usando
recursos locales disponibles, mientras que, en algunos casos particulares, la caja aislada del sistema se puede construir
con materias primas locales. Que sea posible o no construir una máquina de sorción in situ depende por lo tanto del
tipo de nevera y de sus componentes principales; por ejemplo, las máquinas de absorción son normalmente más
complejas que las de adsorción. Una simple máquina para hacer hielos puede ser construida in situ más fácilmente.
Las nuevas máquinas para hacer hielos solares pueden proporcionar nuevas oportunidades de trabajo, porque la
población laboral local puede ensamblarlas, instalarlas y realizar su mantenimiento, también en países en vías de
desarrollo.
Funcionamiento y mantenimiento
Los refrigeradores de sorción son fáciles de fabricar, porque no tienen, o tienen muy pocas, piezas móviles (sobre todo
las máquinas de adsorción), de modo que no necesitan mantenimiento o necesitan muy poco. Puesto que no hay
piezas móviles, no se requiere suministro adicional de electricidad y no hay coste de operación.
140
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
A continuación, se enumeran algunas recomendaciones de uso y mantenimiento correctos:
 Mantenga el condensador limpio y libre de obstrucciones.
 Mantenga limpia la superficie exterior del panel solar.
 Mantenga el congelador libre de acumulaciones de hielo.
Características morfológicas y tamaño
Los refrigeradores de sorción proporcionan poca potencia de refrigeración, pero son muy voluminosos, lo que hace
difícil su transporte.
Las características morfológicas pueden ser muy diferentes dependiendo del tipo de proceso, pero el sistema más
usado está hecho con paneles solares (uno o más) y un espacio frío, que es simplemente una caja para el hielo o un
espacio más grande para almacenar alimentos. Normalmente se colocan en un área exterior.
También existen otras máquinas compactas, como el enfriador de sorción.
Advertencias
El uso de keroseno o fluidos inflamables puede resultar en graves consecuencias si no se usan correctamente; en este
caso, la máquina tiene que colocarse en el exterior.
Por otra parte, el uso de gas natural requiere un buen sistema de ventilación como prevención en caso de fuga.
Las soluciones acuosas de agua con bromuro de litio o agua con amoníaco se caracterizan por corrosión, cristalización,
alta presión de trabajo y toxicidad, que son sus principales desventajas en aplicaciones industriales.
Características técnicas y económicas
La principal ventaja energética de los sistemas de enfriamiento por gas es una reducción en los costes de operación al
evitar las cargas punta de demanda eléctrica y las tarifas horarias. El uso de enfriadores de absorción a gas elimina el
alto costo incremental del enfriamiento eléctrico.
Una maquina industrial (con una capacidad de 1-5000 kW) puede costar 200-600 €/kW. Esta es la principal limitación
para la adopción generalizada de los sistemas de enfriamiento de absorción. El bajo coeficiente de rendimiento de los
sistemas de absorción de simple efecto los hace no competitivos excepto en situaciones de calor de desecho gratuito
de fácil acceso. Las unidades de energía pequeñas (1-10 kW) pueden ser una buena solución, incluso en términos
económicos, en condiciones especiales (p.ej., en países en vías de desarrollo): estos sistemas se usan normalmente
para aplicaciones relativas a la salud (almacenamiento de vacunas y medicinas), ya que todavía son demasiado caras
para introducirlas de forma efectiva en el mercado y para utilizarlas a gran escala.
El coste de una pequeña unidad comercial puede ir de los 200 € para una capacidad de 35 l (unos 5-10 €/l). SOLAREF,
una nevera de hielo solar y autónoma, cuesta unos 20-40 €/l.
La vida media de las unidades de sorción es de unos 30 años (15 años en el caso de una máquina de absorción y 25
años para una de adsorción).
Muestra de aplicación
El proceso de sorción más generalizado en los países en vías de
desarrollo es la tecnología de refrigeración de sorción de
alimentación solar; se han llevado a cabo con éxito
experimentos para máquinas solares de hacer hielo y
refrigeradores solares en África. La Federación Nacional de
Inventores Franceses (FNAFI) entregó un premio especial a
SOLAREF y la Red Europea de Negocios (EBN, BIC Thesame
France) le concedió un premio especial a la innovación en el
mismo
evento
(http://www.ideassonline.org/pdf/br_46_01.pdf). La empresa
SOLAREF fabrica esta tecnología y es extremadamente útil
cuando no hay electricidad o el suministro de electricidad
(energía) es intermitente. El desarrollo de neveras de hielo
solares autónomas empezó con el CNRS en Francia durante los
años 80, siguió con HEIG-VD LESBAT en Suiza a principios de
2000 y ha sido sustituida por CEAS (ONG de Suiza) en
Ouagadougou, Burkina Faso, durante los tres últimos años.
141
Refrigeración termoeléctrica
Descripción de la tecnología
El enfriamiento termoeléctrico o Peltier es una forma de eliminar la energía térmica de un medio, aparato o
componente aplicando un voltaje de polaridad constante a una confluencia entre conductores o semiconductores
eléctricos desiguales.
Estos son los componentes principales de un sistema de refrigeración termoeléctrico:
 Una caja térmica aislada con niveles de aislamiento variable dependiendo de las condiciones ambientales y de
delimitación; el grosor del aislamiento, que puede hacerse con poliestireno u otros materiales aislantes, varía
normalmente de 3-4 cm en unidades pequeña (1-5 litros) a 10-15 cm en minibares o refrigeradores portátiles (5-40
litros de capacidad).
 Uno o más elementos termoeléctricos consistentes en:
- Un número variable de termopares, que consisten en dos conductores eléctricos con coeficientes Seebeck
muy diferentes. El coeficiente Seebeck de un material es una medida de la magnitud de un voltaje
termoeléctrico inducido en respuesta a una diferencia de temperatura a lo largo de ese material. El material
usado es muy a menudo un bloque semiconductor y hasta ahora el material más conveniente para
aplicaciones a temperatura ambiente es el telururo de bismuto en dopado de tipo n- y p-.
- Una conexión eléctrica, que enlaza los termopares por medio de un puente de cobre.
- Una aislamiento eléctrico, que inhibe el flujo de corriente en un sentido; los puentes de cobre de cada lateral
están unidos térmicamente por placas de cerámica (normalmente óxido de aluminio), pero aislados
eléctricamente el uno del otro.


Uno o más disipador(es) de calor, que acoplan uno o más elementos termoeléctricos; la energía eléctrica
usada para bombear se convierte irreversiblemente en calor y tiene que ser disipada de manera efectiva. Los
elementos Peltier bombean calor reversiblemente de un lado al otro dependiendo del sentido de la
corriente.
Uno o más intercambiadores de calor o ventiladores, que desvían el aire calentado o enfriado.
142
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Esta tecnología proporciona una solución muy simple y fiable para enfriar, puesto que no se requieren fluidos, pero su
rendimiento térmico es deficiente comparado con un sistema tradicional de refrigeración: el coeficiente de
rendimiento es de tan solo 1/5 del de un sistema de refrigeración que utilice un ciclo de compresión de vapor.
Además, puesto que la energía de enfriado se reduce fuertemente cuando aumenta la diferencia de temperatura
entre las placas fría y caliente, no se permiten bajas temperaturas de enfriado (p.ej., congelación) y hay que garantizar
un intercambio de calor óptimo para evitar problemas de funcionamiento. Esto se logra usando grandes
intercambiadores de calor con ventiladores en la mayoría de los casos. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la
misma célula termoeléctrica puede usarse inversamente para calentar la caja aislada.
Requisitos de utilización
Los sistemas Peltier no contienen refrigerantes inflamables o tóxicos, así que pueden instalarse en interiores. Es
especialmente importante conducir el calor (hacia y desde la célula Peltier) de forma eficiente y, por lo tanto, los
intercambiadores y ventiladores tienen que mantenerse limpios y los flujos de aire tienen que ser óptimos en todo
momento. Si hay altos niveles de humedad relativa, debe considerarse la instalación de un sistema de drenaje y
evacuación para la condensación. En general, las soluciones CA sin almacenamiento conectadas a la red requieren un
suministro de electricidad estable mientras que los sistemas aislados de la red con almacenamiento eléctrico o
térmico permiten un suministro de energía discontinuo directamente en CC (p.ej., FV). No obstante, se debe llevar a
cabo una valoración detallada de las condiciones de contorno para asegurar su aplicabilidad en un contexto
específico.
Materiales de construcción locales e indicaciones
La posibilidad de construir un sistema de refrigeración termoeléctrico es bastante realista: se pueden encontrar
muchos ejemplos de “neveras Peltier” de fabricación casera. Los módulos Peltier se ensamblan fácilmente in situ. Sin
embargo, construir manualmente una caja aislada de calidad puede ser más complejo: el aislamiento e
impermeabilidad son fundamentales para un correcto funcionamiento del sistema.
Funcionamiento y mantenimiento
En general, debido a la ausencia de piezas móviles que se puedan deteriorar, los elementos Peltier son muy fiables,
requieren poco mantenimiento y son duraderos. Además, funcionan silenciosamente, no emiten vibraciones y son
fáciles de reemplazar en caso de fallo. Sin embargo, los ventiladores (si los hay) tienen que supervisarse
periódicamente para garantizar su funcionamiento y el mantenimiento correcto de los cojinetes.
A continuación, se enumeran algunas recomendaciones de uso y mantenimiento correctos:

Mantenga el intercambiador externo de calor limpio y libre de obstrucciones.

Mantenga limpio el volumen de almacenamiento de alimentos.
Características morfológicas y tamaño
Los elementos Peltier son pequeños y ligeros, incluso cuando se combinan varios módulos en un elemento. Sin
embargo, el tamaño de la caja aislada puede variar. Teniendo en cuenta su poca potencia de enfriamiento, la
capacidad típica de los refrigeradores eléctricos varía entre 1 y 50 litros; se usan módulos más pequeños para
mantener medicinas a baja temperatura, módulos medianos como refrigeradores portátiles y los más grandes como
minibares.
Advertencias
Se deben tener en cuenta algunas advertencias de aplicación:
 Evite colocar el refrigerador en un lugar excesivamente caliente o cerca de fuentes de calor.
 Evite colocar el refrigerador en sitios expuestos de forma directa a la radiación solar o a la lluvia.
 Evite abrir la puerta frecuentemente y no introduzca sustancias calientes.
 Incluso si es posible regular los módulos revirtiendo la polaridad, al revertir el sentido de la corriente antes de que
se haya ecualizado la temperatura en el elemento, el componente se expone a un estrés térmico enorme.
143
Características técnicas y económicas
La potencia térmica máxima de una célula termoeléctrica es igual a 4-5 W/cm2, pero el factor limitador está
relacionado con la capacidad de transferencia de calor de los intercambiadores de calor. La energía eléctrica total
necesaria para los refrigeradores pequeños (con capacidades que varían entre 1 y 50 litros) es de unos 40-100 W.
De media, la mayoría de enfriadores termoeléctricos no enfrían por debajo de los 10, y 5 °C puede considerarse la
temperatura de refrigeración mínima alcanzable con una temperatura ambiente del aire igual o mayor que 25 °C.
Las unidades pequeñas pueden conectarse directamente a las fuentes de energía de 12/24 V; de hecho, estos
sistemas se usan normalmente en coches y caravanas. Las unidades más grandes, por otra parte, se alimentan
normalmente a 110/230 V.
Una ventaja del sistema de refrigeración termoeléctrico es que se elimina todo el sistema de enfriado, con su
compresor, inductor y grandes componentes de evaporación y condensación. Sin embargo, el coste final sigue siendo
un poco alto debido a la fabricación de pequeños objetos y es de alrededor 2,5 - 5 €/litro. Aún así, construir un
sistema in situ puede reducir costes en más de un 50 %. En conclusión, este sistema puede llegar a tener una alta
calidad si se usa en condiciones concretas:
 Cuando no son necesarios volúmenes muy grandes para almacenar alimentos.
 Para alimentos que no necesitan temperatura muy baja.
 Donde el enfriador puede desplazarse con facilidad.
Muestra de aplicación
En países en vías de desarrollo, los sistemas de refrigeración
termoeléctricos se usan principalmente para almacenar medicinas.
Sin embargo, es posible encontrar muchos proyectos de enfriadores
termoeléctricos hechos en casa. Usando materiales simples (p.ej.
madera o poliestireno) para crear la caja enfriadora, es posible
construir un sistema barato que, pese a su baja eficiencia, es capaz de
mantener una temperatura relativamente baja para almacenar comida.
144
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Refrigeración de olla Zeer
Descripción de la tecnología
La tecnología de enfriamiento con olla Zeer,
también llamada olla dentro de olla,
enfriador de olla de arcilla, enfriador de olla
dentro de olla, nevera del desierto, enfriador
de cerámica y enfriador evaporador de
arcilla, es un sistema de refrigeración pasivo
que consiste en dos ollas de barro de
diferentes diámetros, colocadas una dentro
de otra. El espacio entre las ollas se rellena
de arena mojada, que se mantiene en un
estado
de
humedad
constante,
manteniendo así ambas ollas húmedas. Los
alimentos a conservar se meten en la olla
pequeña interior, que se cubre con un trapo
húmedo y se deja en un sitio muy seco y
ventilado. El agua que contiene la arena
entre las dos ollas se evapora hacia la
superficie exterior de la olla grande, donde
circula el aire seco exterior. El proceso de
evaporación hace que la temperatura baje varios grados, de modo que se enfría el contenedor interior y se prolonga
la vida útil de los alimentos perecederos que hay en su interior.
La siguiente tabla muestra la temperatura mínima que puede alcanzarse por evaporación directa para una
temperatura y una humedad relativa dadas.
TEMPERATURA MÍNIMA ALCANZABLE DEBIDO A LA EVAPORACIÓN
Requisitos de utilización
El éxito del refrigerador olla en olla depende, en gran medida, de las condiciones circundantes. Como el aparato
depende de un enfriamiento de evaporador natural, es una tecnología apropiada solamente para regiones donde que
han demostrado tener una humedad relativa baja conveniente, temperaturas cálidas y un nivel suficiente de flujo de
aire. Para estudiar correctamente esta tecnología, es importante cuantificar los efectos de:
 La humedad relativa
 Las características del flujo de aire
 La temperatura ambiente
Además, el sistema de olla en olla debe colocarse en una zona sombreada y bien ventilada para evitar el calor del sol y
obtener las condiciones ideales para el proceso de evaporación.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Con materiales y conocimientos locales, el sistema de olla en olla se puede construir localmente. El material principal
de las ollas es generalmente arcilla y pueden mezclarse con trozos rotos de viejas ollas de arcilla y agua. Dependiendo
145
de las regiones, algunos alfareros añaden paja o estiércol de burro para reforzar la estabilidad de las ollas de arcilla. El
espacio entre las dos ollas de arcilla se llena de arena tamizada. Para lograr una funcionalidad óptima, la arena tiene
que estar tamizada con dos tamices de diferentes tamaños de malla. Se empieza tamizando con una malla más grande
para filtrar granos y piedrecillas que son demasiado grandes. Las ollas de arcilla deben estar completamente secas
para poder ser utilizadas. La duración del proceso de secado depende de las condiciones meteorológicas locales (3-7
días aprox.).
Se debe cubrir la olla de arcilla pequeña con una fina capa de cemento en la parte interior o exterior para impedir que
el agua se disperse a través de sus poros.
La abertura superior de la olla de arcilla debe cubrirse con una tapadera, una placa o un trapo húmedo doblado varias
veces.
Es importante destacar que, debido al considerable peso del sistema completo, se debe ensamblar la olla en olla
directamente en el lugar donde se vaya a utilizar.
Funcionamiento y mantenimiento
Para un correcto funcionamiento, el refrigerador de olla en olla requiere un suministro de agua constante. Por esta
razón, la arena entre las dos ollas debe irrigarse dos o tres veces al día en función de las condiciones climáticas.
Podemos saber si la cantidad de agua es suficiente si el agua no se filtra en la arena a los pocos segundos, y si los
pequeños espacios intermedios entre los granos de arena están llenos de agua. Al igual que la arena, el trapo que
cubre las ollas también debe estar mojado. Como cualquier otro dispositivo para almacenar alimentos, el enfriador de
olla de arcilla debe mantenerse limpio. Por lo tanto, la superficie de la olla interna debe limpiarse frecuentemente con
una esponja.
Características morfológicas y tamaño
Este tipo de sistema es apropiado para el
almacenamiento doméstico. El tamaño
típico de las ollas de arcilla, hechas por
trabajadores locales, es normalmente de
50 cm de ancho y 50 cm de alto.
Cada artefacto puede almacenar hasta 12
kg de verduras.
Es importante señalar que una forma
totalmente esférica no es buena para el
enfriador de olla de arcilla, porque la
abertura sería demasiado pequeña para
una olla interior de tamaño adecuado. Por
ello, cuando la olla llega a su diámetro más
ancho, es mejor dejar de amasar la arcilla y
continuar construyéndola verticalmente añadiendo más arcilla.
Advertencias
Debido al peso de un enfriador de olla de arcilla completo, se debe ensamblar directamente en el lugar donde se vaya
a utilizar.
Más allá de las limitaciones respecto a las condiciones climáticas necesarias para que el refrigerador de olla en olla
funcione bien, también hay una necesidad de suministro de agua continuo. En muchas regiones, puede haber
prioridades de agua establecidas para otros usos, y esto dificulta que las comunidades adopten esta tecnología.
Características técnicas y económicas
Cada alfarero local puede hacer entre 15 y 20 ollas en un día. Un zeer cuesta de hacer unas 150 naira (un dólar aprox.
en 2011), y se venden por 180-200 naira (1,20 a 1,30 dólares aprox. en 2011) según el tamaño.
Muestra de aplicación
El sistema de olla en olla se aplicó por primera vez en Nigeria, puesto que la
falta de electricidad en la mayoría de las comunidades rurales estropeaba los
alimentos en pocos días. Esta descomposición causaba enfermedades y pérdida
de ingresos a los granjeros que, necesitados, se veían obligados a vender sus
productos a diario.
En este sentido, los sistemas de olla en olla han mejorado el bienestar de
habitantes rurales con grandes resultados y alta aceptabilidad de la tecnología
por parte de la gente local. Es importante señalar que una de las razones claves
de su éxito en Nigeria es que el arte de la alfarería está profundamente
arraigado en la cultura africana.
146
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Secado al sol y secado solar
Descripción de la tecnología
En el secado al sol y secado solar, la energía solar se usa como fuente del calor requerido o como fuente
suplementaria. Mientras que en el secado al sol los alimentos son expuestos directamente al sol colocándolos sobre el
suelo o dejándolos colgados, el secado solar hace posible acelerar el proceso de secado mediante el uso de
tecnologías que aumentan la transferencia de calor entre el aire y los productos a conservar.
El flujo de aire puede ser generado bien por sistemas pasivos (naturales) o por convección forzada (sistemas activos).
El procedimiento de calentado podría consistir en el paso de aire precalentado (de tipo distribuido) a través del
producto fresco o en la exposición directa (tipo integral) del producto a la radiación solar o una combinación de
ambos (modo mixto). El calor puede ser transferido de los productos húmedos al aire circundante por convección y
radiación, principalmente del sol y, en menor medida, de las superficies circundantes calientes, o por conducción de
superficies calentadas en contacto con los productos.
Sistemas solares pasivos
Los sistemas de tecnología solar pasiva pueden dividirse principalmente en tres categorías según su función y
principales componentes, del siguiente modo:
 Tipo distribuido pasivo o secador indirecto, que se compone de cuatro unidades básicas: un colector de aire
de energía solar conectado a una cámara de secado opaca con una correcta canalización aislada y una
chimenea para mejorar el ritmo del flujo de aire. El aire precalentado en un colector solar fluye a la cámara
de secado para secar los alimentos. De este modo, los productos no están sometidos a radiación solar
directa.
147

Secadores de energía solar de tipo integral con circulación natural, que consisten en una cámara de secado
transparente, cuya función es transmitir la mayor cantidad de radiación solar incidente sobre la cosecha
situada en su interior y restringir al mismo tiempo las pérdidas de radiación, y una chimenea opcional con la
misma función, como un secador indirecto. Estos tipos de secadores de energía solar son más simples y
económicos de construir que los de tipo distribuido para la misma capacidad de carga. No requieren
estructuras elaboradas, como colectores de calentado de aire separados ni canalizaciones. Sin embargo,
puesto que el ritmo de flujo en los secadores de tipo integral es relativamente menor, los índices de secado
generales son limitados. Se pueden identificar dos tipos principales de sistema integral: secadores de vitrina
solares pasivos y secadores de invernadero de circulación natural. El primero es una unidad pequeña, sin
chimenea, que se usa principalmente para secar alimentos para uso doméstico. El secador está construido
con una caja inclinada, aislada, de cristal sencillo o doble con agujeros en la base y en las partes superiores.
Un secador solar pasivo optimizado de vitrina puede alcanzar temperaturas de más de 80 °C. El segundo,
también llamado un secador de carpa, es más apropiado para secado a gran escala. Está construido como un
invernadero con un respiradero ajustable que controla el ritmo de flujo. Aunque estos sistemas tienen una
mayor capacidad para secar alimentos, una de las principales desventajas es el secado desigual dentro del
secador.

Un secador típico de energía solar, de modo mixto y circulación natural tiene las mismas unidades
estructurales que el de tipo distribuido (un calentador de aire solar, una cámara de secado separada y una
chimenea), aunque a diferencia del de tipo distribuido, las paredes de la cámara de secado son
transparentes, con el fin de combinar la acción de la radiación directa del sol con el aire precalentado. Los
secadores de modo mixto son más efectivos y rápidos que los otros métodos descritos arriba.
148
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Sistemas solares activos
Los secadores solares activos explotan la energía solar como fuente de calor y simultáneamente controlan el ritmo del
flujo de aire con ventiladores motorizados para la circulación forzada. Un secador activo es generalmente aplicable a
operaciones de secado a gran escala. Es posible combinar estos sistemas con un secador convencional para calentado
suplementario, para producir así un secador solar híbrido, en el que si el calor proporcionado por el sistema solar es
suficiente, el aire calentado puede usarse directamente para el proceso de secado; de otro modo el secador
convencional se usa para alcanzar la temperatura del aire necesaria.
De modo similar a los secadores solares pasivos, estos sistemas se pueden clasificar en secadores de tipo integral, de
tipo distribuido o de modo mixto.
 Los secadores solares activos de tipo distribuido están construidos con cuatro componentes básicos: la
cámara de secado, los calentadores de aire solares, ventilador y canalización. Aunque existen diversas
tipologías, todos los sistemas tienen el mismo diseño estructural y los mismos componentes básicos. Sin
embargo, algunos sistemas difieren de otros por la presencia de una canalización de recirculación, que
asegura una mayor temperatura del aire y mayor eficiencia. La canalización de recirculación cosiste en un
tubo absorbente solar negro dentro de un tubo transparente de diámetro más grande para reducir las
pérdidas de calor. Finalmente, algunos secadores distribuidos difieren en la ubicación del ventilador, que no
se sitúa en el exterior, como es habitual, sino que está colocado entre el calentador de aire y la cámara de
secado. Esto mantiene el colector bajo presión negativa, lo cual garantiza que las fugas y el calor adicional
generado por la bomba entren dentro del sistema. Si el ventilador se coloca en la entrada de aire del
colector, los detalles de construcción son menos elaborados y los componentes se pueden desacoplar del
sistema para tareas de mantenimiento y reparación.

En los secadores de energía solar activos de tipo integral, la unidad de recolección de energía solar es una
parte integral de todo el sistema, así que no se requiere canalización especial para conducir el aire de secado
a una cámara de secado separada. Se pueden identificar tres tipos de secadores solares activos de tipo
integral: secadores de absorción directa, secadores de techo solar colector/pared colectora y secadores de
invernadero de cámara de absorción interna.
En la primera configuración, adecuada para la fabricación de secadores pequeños y grandes, los productos frescos
absorben la radiación solar directamente y solo se necesitan ventiladores para controlar el ritmo de flujo de aire.
149
En la segunda, la pared (o techo) negro y vidriado de la cámara de secado actúa como colector solar. La estructura
de la construcción puede considerarse un almacenamiento térmico. Finalmente, los secadores de invernadero de
cámara absorbente interna consisten en una cubierta transparente dentro de la cual se dispone una cámara de
secado estacionaria o rotativa, pintada de negro, que actúa como absorbente.

Típicamente, los sistemas de modo mixto se fabrican con un calentador de aire solar, una cámara vidriada de
secado separada y un ventilador en un secador de tipo distribuido. En tipos activos el modo mixto es
bastante inusual.
Requisitos de utilización
Todos los secadores requieren condiciones climatológicas adecuadas, es decir, un bajo contenido en humedad, una
alta radiación solar y temperaturas medias altas pueden ser parámetros favorables para mejorar el secado térmico.
De hecho, si el proceso de secado es demasiado lento y las condiciones ambientales no son favorables, el contenido
en humedad de los alimentos impide su almacenamiento seguro. Además, mientras que un sistema pasivo solo
necesita una fuente de energía solar, los sistemas activos requieren también un suministro eléctrico para el
funcionamiento de un ventilador o bomba.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Todos los materiales usados en la construcción de un secador solar deben ser resistentes al calor, la humedad y la luz.
En particular, los productos sintéticos deben ser resistentes a la luz ultravioleta y las altas temperaturas. El colector
debe ser estanco e impermeable. Además, las superficies absorbentes tienen que ser resistentes tanto al calor como a
la humedad.
Los materiales clave utilizados para el desarrollo del secador solar de bajo coste son madera, cristal transparente o
cualquier cubierta transparente y pintura negra.
150
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Funcionamiento y mantenimiento
En el secado al sol, los alimentos tienen que colocarse sobre un trozo de tierra seco, o mejor aún, en una superficie
limpia situada sobre el suelo.
Si se requiere un sistema de secado (secado solar), este tiene que estar orientado para maximizar la ganancia de calor
solar en función del lugar de emplazamiento de la instalación. Asimismo, las superficies transparentes deben limpiarse
periódicamente para evitar pérdidas ópticas debido a superficies cubiertas.
En secadores solares activos, el mantenimiento periódico de las piezas eléctricas auxiliares, como ventiladores o
bombas, garantiza el correcto funcionamiento de todo el sistema.
Características morfológicas y tamaño
La capacidad y tamaño de cada tipo de secador varía considerablemente.
Por lo general, mientras que el tamaño de los secadores pasivos permite utilizarlos tanto para la demanda doméstica
(algunos metros de longitud), como el secador solar de vitrina, como para la demanda industrial (decenas de metros),
como en invernadero de circulación natural, el tamaño mínimo de los sistemas activos requiere grandes espacios y
grandes cantidades de alimentos.
Es más, los secadores solares pasivos son normalmente más altos que los sistemas activos debido a la presencia de la
chimenea.
Advertencias
La temperatura dentro de la cámara de secado debe ser controlada. Es importante que no se alcancen temperaturas
excesivas para evitar dos problemas principales:
 El secado incorrecto de algunos tipos de alimentos, que se ven afectados adversamente por las altas
temperaturas.
 El daño mecánico, debido a que se alcanza la temperatura de estancamiento en el colector solar.
Características técnicas y económicas
Dependiendo del tipo y tamaño, el coste de inversión inicial de las tecnologías de secado varía considerablemente.
Generalmente los secadores pasivos son más simples de construir, porque no se requieren estructuras elaboradas y
son más baratos que los activos (con especial referencia a los sistemas industriales, que requieren una mayor
inversión).
Un secador comercial de energía solar de circulación natural de modo mixto, construido con dos colectores solares y
una cámara de 2 m3 cuesta alrededor de 1500 dólares.
El precio depende también de la calidad de los materiales de construcción y del origen de los componentes del
secador solar. Si el lugar de emplazamiento de la instalación está situado en un área remota sin acceso por carretera,
el coste de transporte también puede ser significativo, hasta el 50 % del coste del equipamiento.
Muestra de aplicación
Ha habido numerosas aplicaciones de secadores en países en vías de desarrollo. En concreto, MS-Uganda (Asociación
danesa para la cooperación internacional) junto con la Asociación para el desarrollo de escuelas infantiles Hoima,
Asociación de granjeros Gukvatamanzi y sus otros socios en Uganda introdujeron secadores solares hechos
localmente en los hogares y granjas de la comunidad. Los artesanos locales diseñaron y construyeron un secador de
fruta con materiales básicos disponibles localmente. (http://www.inforse.org/s_e_news_art.php3?id=148)
En 1995 y 1998, el Centro para la investigación de las mujeres y el Centro de nutrición y alimentación de Tanzania
(TFNC) desarrollaron una de las principales aplicaciones de secador solar en un país rural. Puesto que el secador solar
diseñado era muy simple de construir, no se necesitaron artesanos ni carpinteros para su ensamblaje. Además, los
secadores, hechos de madera, que es un material ligero y portátil, se construían en un día. El coste de los materiales y
de la mano de obra de un artesano o carpintero para un secador de madera era de aproximadamente 8000 chelines
tanzanos (12 dólares), mientras que TFNC facilitó la compra al por mayor de tela o laminado de plástico negros.
De media, los secadores tenían una capacidad de 1,5 kg, y se usaron para secar verduras tres veces por semana,
dependiendo del tipo de verduras y de la intensidad del sol. Por ejemplo, se tarda unas cuatro horas en secar hojas de
amaranto en un día soleado, pero seis horas en secar hojas de batata. Secar un kilo de verduras frescas produce
aproximadamente 250 gramos del producto alimentario seco.
151
Salazón
Descripción de la tecnología
La salazón es un tipo natural de deshidratación osmótica. Se puede utilizar esta metodología como pretratamiento
para el proceso de conservación y mejorar la vida útil del producto.
La salazón es uno de los pre tratamientos más comunes y se usa principalmente para conservar pescado o carne
frescos y queso o verduras; convierte los alimentos frescos en productos de larga duración al reducir el contenido en
humedad y actuar como conservador. La salazón puede hacerse poniendo el alimento en una solución líquida
(llamada salmuera o escabeche) o cubriéndolo con sal seca. Durante la salazón, el agua es extraída de la carne, la sal
entra en los tejidos y los fluidos corporales se convierten en una solución concentrada de sal.
La concentración de sal tiene una gran influencia en el índice de evaporación superficial: la salazón o adición de soluto
afecta el proceso de secado por aire reduciendo el índice de difusión del agua. Además, la mayoría de bacterias,
hongos y otros organismos patogénicos no pueden sobrevivir en un entorno altamente salado debido a la naturaleza
hipertónica de la sal.
El proceso de salazón se lleva a cabo de diferentes maneras y a diferentes temperaturas en función del tipo de
alimento a conservar:
 El PESCADO se sala en el rango de temperatura de 0 a 38 °C. Cuanto mayor sea la temperatura, más rápida es la
infusión de sal y más rápido el proceso alcanza el equilibrio. La salazón seca de pescado consiste en cubrir el
pescado con una fina capa de sal (0,6-1,2 cm) entre capas. Tiene la ventaja de eliminar la humedad, pero la
desventaja es la absorción irregular de la sal. En el caso de la salmuera o escabechado, es mejor tratar el pescado
a temperatura ambiente. Usar hielo en la salmuera es una buena manera de lograrlo, pero hay que asegurarse
de que no queden restos de hielo en la salmuera final. Escabechar en una habitación fría también es un buen
método para mantener las salmueras frías y es siempre recomendable para períodos de escabechado largos.
 La salazón de CARNE no solo contribuye a mejorar la durabilidad de los productos, sino que también es deseable
desde un punto de vista higiénico. Para este fin, se usa sal pura común, bien seca o disuelta en agua. Sumergir la
carne en la solución salina sirve, en primer lugar, para inhibir cualquier crecimiento microbiológico en la superficie
de las carnes. En segundo lugar, la presalazón protege la carne de los insectos durante el secado: una vez
sumergida en la solución salina, la carne ya no es un entorno tan atractivo para los insectos, debido a la fina capa
de sal cristalina que queda en la superficie de la carne. La solución salina se prepara añadiendo la cantidad
necesaria de sal común comestible (alrededor de un 14 %) al agua, removiendo bien para disolverla. Una vez
disuelta la sal en el agua, se sumergen las tiras de carne en la solución, se dejan en remojo unos cinco minutos y, a
continuación, se secan. El contenido de sal de la mayoría de carnes procesadas es de entre 2,5 y 5 % del producto
final. Un contenido salino más alto dejaría un gusto demasiado salado.
 El salado del QUESO se hace con una cantidad de sal de entre 1 % y 3,5 %, dependiendo del tipo de queso. La
salazón puede conseguirse añadiendo sal al cuajo antes de ponerlo en el molde o por la difusión de sal en el queso
después de moldearlo, por inmersión en salmuera o por salazón seca. Las bacterias acido lácticas son sensibles a la
sal y se verán gravemente inhibidas si el queso es salado antes de que la acidificación haya terminado. Para la
salazón seca, la superficie del queso se frota con sal seca o una pasta de sal; para salar con salmuera, el queso se
sumerge en salmuera (alrededor del 20 % de sal) a 10 o 15 °C. La sal permite que el queso madure y al mismo
tiempo lo protege de las bacterias.
 En las VERDURAS la cantidad de jugo natural contenido en los productos determina si tienen que ser saladas en
seco o en salmuera. Las verduras van en salmuera cuando no liberan suficiente jugo natural para salarse. Las
verduras con muchos jugos naturales, como el maíz, las judías verdes, verduras verdes o repollo pueden salarse en
seco. Las verduras como el repollo o los nabos blancos son a menudo fermentadas para darles un sabor
ligeramente ácido. Es importante señalar que una menor cantidad de sal estimula el crecimiento de las bacterias
que producen ácido láctico, que no solo causan fermentación, sino que impiden el crecimiento y actividad de
bacterias nocivas.
Requisitos de utilización
Los componentes de la salazón son simplemente sal y, en caso de salmuera, agua; si se necesitan bajas temperaturas
(por ejemplo, para acelerar el proceso de salar pescado), se requiere un refrigerador o simplemente hielo.
El proceso de salazón no requiere maquinara o conexión a la red, pero es útil tener utensilios para medir la
temperatura y humedad del entorno en el que tiene lugar el proceso y también una báscula para pesar los
componentes (p.ej., para saber el porcentaje requerido entre sal y agua).
Materiales de construcción locales e indicaciones
El proceso de salazón puede ser usado fácilmente para la preservación de algunos comestibles en lugares que no
tienen conexión a la red; se puede hacer en el exterior y solo necesita sal, agua y un lugar limpio.
Funcionamiento y mantenimiento
152
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
En el proceso de salazón, se tienen que colocar los alimentos en un lugar seco y protegidos de insectos; aunque el
proceso actúa para proteger los alimentos de las bacterias e insectos, estos no deben estar en contacto con la comida
antes de iniciar el proceso. Puesto que no se utilizan máquinas, el mantenimiento se limita a mantener el lugar limpio.
Características morfológicas y tamaño
El proceso de salazón no requiere ninguna máquina, por lo que las características morfológicas y el tamaño del
espacio usado dependen de la cantidad y tipo de alimento procesado.
Advertencias
La salazón tiene que llevarse a cabo en pocas horas:
 En el caso de la CARNE, cinco horas después de la matanza se produce un crecimiento microbiológico masivo,
que no se puede reducir por tratamiento de sal.
 Al salar el PESCADO, es mejor estandarizar la salmuera a temperatura fría (1-2 °C) para alcanzar un resultado
consistente y predecible, y para combatir el crecimiento bacteriano.
Características técnicas y económicas
El proceso de salmuera es por lo general barato. La salazón seca es muy fácil de hacer y barata, porque no se
requieren estructuras elaboradas. Sin embargo, si se necesitan temperaturas bajas esto podría incrementar el coste.
En este caso, es necesario hacer hielo o incluso usar un refrigerador.
Muestra de aplicación
Los sistemas de salazón simples se utilizan frecuentemente en países pobres. En Bangladesh, el principal método de
preservar algunos tipos de pescado es el uso de sal comestible (cloruro de sodio). Los procesos de salazón son, de este
modo, un pretratamiento para conservar la carne en casi todos los estados africanos y en América Latina.
Concretamente, en Brasil, se ha usado durante mucho tiempo un producto llamado charqui para abastecer áreas
remotas: se salan algunas piezas grandes y lisas de ternera, se apilan una encima de otra y finalmente se exponen al
sol para secarlas. Después de cinco días, la carne salada está lista para el secado real. Antes de empezar el secado, se
lavan los trozos de carne para eliminar el exceso de sal adherido a la superficie. Debido a su poca humedad y a su alto
contenido en sal (5 % y más), el charque se mantiene meses en condiciones de temperatura ambiente y es resistente a
infestaciones de insectos y crecimiento de mohos. Para poder consumir el charqui, se debe reducir la sal sumergiendo
los trozos de carne en agua.
153
Ahumado
Descripción de la tecnología
El uso de humo para preservar alimentos es una
de las técnicas más antiguas aplicadas a la carne y
el pescado. Aunque el ahumado puede
considerarse un pretratamiento más que un
proceso de secado, el calor de la generación de
humo reduce la humedad de los alimentos. La
conservación de alimentos por medio de humo
está relacionada con algunos de los compuestos
formados durante el ahumado con efectos
conservantes (bactericida y antioxidante). Por esta
razón, algunos alimentos muy salados o muy
ahumados pueden mantenerse sin refrigeración
durante semanas o meses. Sin embargo, el
ahumado tiene algunas desventajas, como la
lentitud del proceso y las dificultades para
controlarlo.
Hay tres métodos principales de ahumar alimentos: ahumado en caliente, ahumado en frío y ahumado líquido.
El ahumado en caliente expone los alimentos a humo y calor en un entorno controlado. El humo se crea haciendo un
fuego o con los elementos eléctricos de un horno. Aunque los alimentos ahumados en caliente son a menudo
recalentados o cocinados, son seguros para el consumo sin cocinado. Los jamones y perniles de jamón se cocinan una
vez ahumados. El ahumado en caliente ocurre entre un rango de 52 y 80 °C. Dentro de este rango de temperatura, los
alimentos están completamente cocidos, húmedos y sabrosos. Si se permite que el ahumador sobrepase los 85 °C, los
alimentos se encogerán demasiado, se retorcerán o incluso se romperán. Por otra parte, un ahumado intensivo o
prolongado puede aumentar considerablemente la durabilidad del producto, pero también tiene un efecto negativo
en el sabor.
El ahumado en frío es un método que requiere más tiempo (12-24 horas) y se aplica normalmente a alimentos
fermentados, curados o salados, como pechugas de pollo, ternera, costillas de cerdo, salmón, vieiras y filete. Las
temperaturas del ahumador para el ahumado en frío se encuentran entre 20 y 30 °C. En este rango de temperatura
los alimentos adoptan un sabor ahumado, pero permanecen relativamente húmedos. El ahumado en frío no cocina
los alimentos. Finalmente, los métodos más modernos de ahumado de alimentos usan preparados de humo líquido
para proporcionar sabor y un abanico de métodos de secado (como el curado y la salazón) para reducir la actividad del
agua en la superficie. El ahumado líquido tiene ventajas sobre el ahumado tradicional, porque se puede controlar con
más precisión y el sabor de ahumado es instantáneo.
154
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Pese a que existen muchas configuraciones de ahumador dependiendo del combustible utilizado (gas, carbón vegetal
o madera), generalmente todos se componen de:

Una o más fuentes de calor.

Un ventilador o tubo de ventilación en la parte superior.

Un tiro controlable en la parte inferior.

Un control termostático de la temperatura del horno.
Requisitos de utilización
Se tiene que utilizar un combustible apropiado según el tipo
de ahumador. Si se usa madera para generar el humo, debe
ser madera dura. No se debe usar pino ni otra madera
resinosa, porque el humo de este tipo de madera es negro y
desprende un olor fuerte. Es recomendable usar madera o
serrín de nogal, manzano, ciruelo, roble, arce, fresno u otra
madera no resinosa para obtener resultados satisfactorios.
Además, es importante medir la temperatura de los alimentos
para controlar el proceso de ahumado.
Insertar un termómetro en los alimentos por un agujero en la
pared del ahumador permite controlar la temperatura sin abrir
la puerta.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Los ahumadores que usan madera como combustible pueden construirse fácilmente usando materiales locales
económicos, como ladrillos o barro. Lo habitual cuando se usan materiales locales es construir un sistema con dos
cajas interconectadas: la primera se usa para quemar la madera y la segunda para almacenar y ahumar los alimentos.
Los sistemas más simples, hechos con una sola caja, pueden construirse con cualquier material resistente al fuego. En
cualquier tipo de ahumadores, es necesario hacer un agujero de salida para el humo. También hay ahumadores con
sistemas fijos (inamovibles).
Funcionamiento y mantenimiento
La caja en la que se coloca el alimento y la salida de humo deben limpiarse periódicamente. Además, si se usan
ahumadores de madera, la cámara de combustión tiene que limpiarse de ceniza y residuos.
Características morfológicas y tamaño
Los ahumadores pueden ser de diferentes formas y tamaños en función de su capacidad y tecnologías. En el mercado
existen pequeños sistemas móviles y compactos, pero otras tecnologías pueden tener el tamaño de una habitación,
sobre todo en los sistemas de ahumadores fijos. En estos tipos de sistemas, se construyen a menudo chimenea en
forma de torre para mejorar el flujo de aire ahumado.
155
Advertencias
Ante todo, sólo los alimentos de buena calidad pueden someterse al proceso de ahumado, ya que este proceso no
mejora la calidad del alimento.
Todo pescado ahumado tiene que almacenarse frío o envasado al vacío para prolongar su durabilidad.
Además, el pescado ahumado, si no se sala y cocina correctamente, puede causar enfermedades alimentarias.
Una alta concentración de humo en la comida puede alcanzar niveles nocivos para la salud humana, sobre todo si el
procedimiento de ahumado se lleva a cabo bajo supervisión o control.
El procedimiento de ahumado no debe llevarse a cabo en un área cerrada o mal ventilada.
Características técnicas y económicas
Aunque un sistema de ahumado, como un ahumador fijo, es muy barato y fácil de construir, es necesario combinar el
proceso de ahumado con otras tecnologías de conservación, como curado, refrigerado o congelación. La conveniencia
de este proceso depende de la disponibilidad y coste del combustible (p.ej., madera, gas o carbón vegetal).
Un ahumador comercial, móvil, pequeño, con una superficie de 0,45 m2, cuesta unos 150 €.
Muestra de aplicación
El ahumador Chorkor se desarrolló para su uso en Ghana y ya lo han aceptado la mayoría de países de África central y
del este, y se ha introducido más allá de África. El ahumador Chorkor es una muestra de innovación útil tanto para la
pesca marina como para la pesca de agua dulce, porque los propios procesadores pueden adaptarlo fácilmente a las
necesidades y condiciones locales. Se pueden encontrar ejemplos en las siguientes páginas:
http://stoves.bioenergylists.org/parkerfishsmokers
and http://tcdc2.undp.org/gssdacademy/sie/docs/vol5/improved.pdf.
156
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Curado
Descripción de la tecnología
El curado es una metodología usada como pretratamiento en el proceso de conservación para mejorar la durabilidad
de un producto. Normalmente se usa en la carne, pero también puede utilizarse en el pescado, las verduras y las
frutas.
El curado se desarrolló originalmente para preservar ciertos tipos de alimentos añadiendo una combinación de sal,
nitratos, nitritos y a veces aditivos. Este proceso se basa en los cambios químicos de los alimentos debidos a la
presencia de los componentes del curado. La concentración de cada agente de curado depende de la naturaleza del
alimento y del tipo de mezcla de curado.
 Mientras que la adición de sal reduce el contenido de humedad de los productos y actúa como conservante, el
nitrato retrasa el desarrollo de rancidez oxidativa de manera eficaz: la oxidación lipídica es considerada la principal
razón del deterioro de la calidad de la carne y productos avícolas. Además, otra función importante de los nitritos
es su función como agentes bacteriostáticos y bactericidas: el nitrito de sodio es un inhibidor efectivo del
crecimiento de la bacteria clostridium botulinum. El nitrato (NO3-) es normalmente suministrado por un nitrito de
sodio (NaNO2) o nitrito de potasio (KNO3). Una de las propiedades más destacadas de los nitritos es su capacidad
para retrasar el desarrollo de rancidez oxidativa de manera efectiva. Esto ocurre incluso en presencia de sal, que es
un fuerte oxidante.
 Los aditivos, conocidos colectivamente como adjuntos, se usan en muchos productos cárnicos curados:
ascorbatos, fosfatos, glucono-D-lactona y azúcar. Los adjuntos se usan principalmente para obtener o mantener
cambios deseables, los ascorbatos en relación con el color y los otros en relación con el pH, la textura y, a veces, el
sabor. También pueden afectar a la seguridad. En el caso de frutas y verduras, uno de los adjuntos más usados es
el vinagre.
Los componentes del curado pueden tener forma seca o líquida, y se aplican bien en la superficie de los alimentos o
dentro de ellos por métodos de inyección.
 El método más antiguo de curado es el curado en seco, en el que los ingredientes de curado se restriegan sobre la
superficie del alimento (normalmente carne). El tiempo de curado es de unos siete días para grosor de 2,5 cm y el
producto debe estar sometido a temperaturas de entre 0-5 °C. Para una fórmula de curado en seco sencilla, se
necesitan alrededor de 3,5 kg de sal, 1,3 kg de azúcar y 85 g de nitrato de sodio por 80 kg de alimento (alrededor
del 6 %). El curado en seco con azúcar se puede usar bajo una variación de temperatura más amplia y tiene menos
problemas de descomposición en condiciones de curado desfavorables.
 Si la mezcla de curado seco se disuelve en agua se llama salmuera o escabeche: el alimento se puede cubrir con
este escabeche y este sistema es conocido como curado en agua (1 litro de agua por 25 g de mezcla de curado
seco). Este método es más lento que el seco (11 días para un grosor de 2,5 cm), pero la temperatura puede ser
mayor (13-18 °C). Para acelerar el curado (solo un día), se puede bombear o inyectar la salmuera en el alimento. El
escabeche tiene que ser alrededor del 10 % del peso del alimento y el producto debe mantenerse entre 2-4 °C.
El curado puede tener diferentes connotaciones dependiendo del alimento a conservar.
 En la CARNE, siempre se añaden sal y nitrato: el presalado del JAMÓN, por ejemplo, es una fase corta durante la
cual se añade nitrato en forma de sal de curado (cloruro de sodio con una pequeña cantidad de nitrato de potasio
para obtener una concentración final de nitrato de 150 mg/kg dentro del jamón) durante unos minutos. Sin
embargo, este paso se hace normalmente solo como pretratamiento, antes del tiempo de ahumado o secado.
 En el PESCADO, siempre se añade sal, pero raramente nitrito; se puede añadir azúcar, concretamente al salmón.
Añadir azúcar apaga el sabor de la sal y contribuye al crecimiento de bacterias benéficas como el lactobacilos, ya
que las alimenta.
 En FRUTAS y VERDURAS, el curado no es tan frecuente; algunos de los alimentos tratables son, por ejemplo, el
repollo, los pepinos y las aceitunas. Aunque algunas frutas se pueden conservar mediante curado, este método es
más habitual en verduras, puesto que el sabor de muchas verduras es bastante compatible con la sal y el vinagre.
Los azúcares y el vinagre desempeñan la principal función de la conservación, pero la sal se usa en el primer paso.
En el escabechado, se usa generalmente vinagre en lugar de la sal o bien vinagre y sal para curar verduras, aunque
algunas recetas de encurtidos requieren solo salmuera o aceite vegetal. El procedimiento de encurtido es bastante
similar al del curado por salmuera, pero requiere especias especiales e instrucciones un poco diferentes; los
encurtidos se producen salando las verduras en tinas, en sal para almacenamiento a largo plazo, y seguidamente
se desalan (en algunos casos, este paso puede saltarse) y embotellan en azúcar y vinagre, con o sin especias.
Puesto que las verduras son normalmente productos con alta acidez y alto contenido en sal, normalmente se
tratan suavemente por calor para esterilizarlas o pasteurizarlas.
157
Requisitos de utilización
Los componentes del curado son sal, nitratos, nitritos y a veces aditivos (ascorbatos, fosfatos, glucono-D-lactona,
azúcar y vinagre).
Normalmente se prefieren las bajas temperaturas (0-5 °C) (p.ej., en el curado seco), de modo que puede ser necesario
un simple refrigerador o cámara fría. Además, es útil controlar la temperatura y humedad del entorno en el que se
lleva a cabo el proceso. Finalmente, se necesita una báscula para pesar los componentes (p.ej., para saber el
porcentaje requerido entre los componentes de curado y el agua).
Materiales de construcción locales e indicaciones
El proceso de curado puede usarse fácilmente para la conservación de algunos alimentos en lugares desprovistos de
conexión a la red. Solo se necesitan componentes de curado y puede hacerse en exteriores, en un espacio limpio y
cubierto (es importante protegerlo de la lluvia).
Funcionamiento y mantenimiento
En el proceso de curado, los alimentos tienen que colocarse en un área limpia, protegida de la lluvia y los insectos;
aunque este proceso actúa para proteger los alimentos de las bacterias e insectos, estos no deben estar en contacto
con los alimentos antes de iniciar el proceso. Puesto que no se requieren sistemas mecánicos, el mantenimiento se
limita a mantener el lugar limpio. Como con todos los métodos de conservación, solo deben utilizarse productos
frescos e intactos para el curado. Una vez seleccionado el alimento, debe limpiarse cuidadosamente y dejarse entero
o cortarse en porciones para su conservación.
Características morfológicas y tamaño
El proceso de curado no requiere de ningún equipamiento mecánico, así que las características morfológicas y tamaño
del espacio usado dependen de la cantidad y del tipo de alimento procesado.
Advertencias
El uso de nitritos en la conservación de alimentos es complejo; la cantidad de nitratos y nitritos permitida varía según
los requerimientos prescritos en cada país, porque pueden ser peligrosos para la seguridad de la salud. No se
recomienda el uso de nitritos a menos que esté supervisado por expertos.
En caso de curado en agua, la solución de encurtido tiene que cambiarse cada siete días para impedir su degradación.
En el curado de alimentos ácidos con sal puede darse descomposición, y se deben tomar las precauciones adecuadas
para evitarla.
Características técnicas y económicas
El procedimiento de curado suele ser muy barato: el curado en seco es muy fácil de llevar a cabo y económico, porque
no se requieren estructuras elaboradas, aunque si se necesitan bajas temperaturas, el coste puede aumentar.
Muestra de aplicación
El sencillo proceso de curado se ha empleado en países
pobres desde tiempos inmemoriales. Por ejemplo, es un
método extendido en el sudeste de Asia, aplicado en la
conservación de carne y pescado. Antes del proceso de
secado, se pretrata la carne, por ejemplo, sumergiéndola
en una solución de sal o azúcar. Un ejemplo conocido es
la salchicha china, que contiene una mezcla de cerdo
triturado, grasa, sal, especias y azúcar. Estas salchichas se
almacenan a temperaturas ambiente (10-30 °C) sin más
tratamiento y necesitan varios días para transformarse
en un alimento de alta duración. El azúcar reemplaza
parte del agua del producto y lo hace más duradero
desde el punto de vista microbiológico.
158
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Conservas caseras
Descripción de la tecnología
La conserva es un tratamiento térmico de
productos alimenticios mediante el cual se
liberan de microorganismos patogénicos. Más
precisamente, la conserva casera consiste en
calentar los alimentos (frutas, verduras y carnes)
para matar los organismos que los degradan y
almacenarlos en tarros estériles sellados. La
temperatura que tiene que alcanzarse para
conservar los productos correctamente depende
del contenido ácido de cada alimento. Mientras
que los alimentos ácidos pueden calentarse con
el método del baño maría y pueden conservarse
durante un largo período de tiempo en tarros
sellados o botellas, para matar los
microorganismos en alimentos con un pH mayor
que 4,6, el alimento tiene que calentarse a
temperaturas más altas de las que se pueden
alcanzar mediante hervido. Esto se logra usando
envasadores a presión, que calientan los
alimentos dentro de botellas hasta alcanzar un
punto superior al de ebullición para matar las
bacterias.
Cuanto mayor sea la temperatura del
envasador, más fácilmente se destruyen las
esporas botulínicas. El tiempo necesario
generalmente para destruir bacterias en un
alimento en conserva poco ácido varía de 20 a
100 minutos. El tiempo exacto depende del tipo
de alimento a conservar, la forma de envasado
en tarros y el tamaño de los mismos. El tiempo
necesario para procesar alimentos poco ácidos con seguridad en un envasador de agua hirviendo varía de 7 a 11
horas; el tiempo necesario para procesar alimentos ácidos en agua hirviendo varía de 5 a 85 minutos.
Una vez elaborada la conserva, se mete el alimento hervido en una jarra (un envase), y el jugo, jarabe o agua que se
añade al alimento también se debe llevar a ebullición antes de introducirlo en los tarros.
Esta práctica ayuda a
eliminar aire de los
tejidos del alimento, lo
encoge,
ayuda
a
impedir que flote en
los tarros, además de
aumentar el vacío en
los tarros sellados y de
mejora la durabilidad.
Es necesario dejar un
espacio vacío entre el
alimento y la tapa para
facilitar la expansión
del alimento en tarros
procesados y para
formar vacío en tarros
enfriados.
El grado de expansión
viene determinado por
el contenido de aire del
159
alimento y por la temperatura de procesado. El aire se expande considerablemente cuando se calienta a altas
temperaturas; cuanto más alta la temperatura, mayor es la expansión. Los alimentos se expanden menos que el aire
cuando se calientan. El espacio sugerido es de unos 0,5 cm para mermeladas y confituras, 1,25 cm para frutas y
tomates a procesados en agua hirviendo, y de 2,5 a 3 cm en alimentos poco ácidos procesados en un envasador a
presión.
Puesto que el tarro debe estar diseñado para garantizar la seguridad contra los microorganismos y para mantener la
esterilidad de su contenido una vez procesado, también se debe calentar a temperatura de ebullición. El recipiente es
un elemento esencial en la conservación de alimentos en conserva, porque una vez esterilizados los alimentos, es el
que los protege de la descomposición por recontaminación con microorganismos. Para envasar los alimentos, se
utilizan tarros de cristal o metal. Sin embargo, los recipientes de metal son mucho más costosos que los tarros, porque
solo pueden usarse una vez y requieren un equipamiento de sellado especial. Los tarros se dividen en dos tipos según
su cierre:
 Tarro de tapa de rosca con un sello de caucho incorporado en la tapa (p.ej., tipo Kilner).
 Tarro de clip, con una junta de anillo de caucho separado (p.ej., tipo Le parfait). Estos anillos sólo deben
usarse una vez porque tienden a estirarse y deteriorarse durante su uso.
Requisitos de utilización
Los utensilios requeridos para llevar a cabo una conserva casera bien hecha son tarros y envasadores (cazuelas). Por
supuesto también se necesita una fuente de calor apropiada para alcanzar la temperatura de ebullición del agua.
Es importante señalar que usar el tiempo de proceso indicado para envasar alimentos al nivel del mar puede dar como
resultado una descomposición si se realiza en altitudes de 300 m o más. El agua hierve a menores temperaturas con el
aumento de la altitud. Las temperaturas de ebullición bajas son menos efectivas para matar las bacterias. Aumentar el
tiempo de procesado o la presión del envasador compensa las temperaturas de ebullición más bajas.
En altitudes menores a 300 m, se deben hervir los alimentos durante 10 minutos y añadir un minuto adicional de
hervor por cada 300 m de elevación.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Los tarros, sellos y envasadores a presión son fabricados generalmente por empresas especializadas. Sin embargo, la
cazuela de envasado necesaria para el método de baño maría puede hacerse con mano de obra local y utilizando
materiales locales, o se puede usar cazuelas de cocina.
Funcionamiento y mantenimiento
Antes de usarlos, se deben lavar los tarros vacíos en agua caliente con detergente y enjuagar bien a mano o lavar en el
lavavajillas. A continuación, se deben sumergir los tarros limpios vacíos en suficiente agua para cubrirlos dentro de
una olla o envasador grandes de agua hirviendo. Una vez hervida el agua, se sumergen los tarros en el agua hirviendo
hasta el momento de rellenarlos con alimentos.
Si se hace un buen uso y se cuidan, se pueden reutilizar los tarros muchas veces; se deben reemplazar las tapas usadas
con tapas nuevas. Si los tarros y las tapas se usan correctamente, los sellos de los tarros y los vacíos se mantienen en
buenas condiciones y los tarros raramente se rompen. Se deben examinar los tarros de cristal con cuidado antes de
iniciar el procesado, porque los rasguños aparentemente insignificantes en el cristal pueden agrietar y romper los
tarros durante su procesado en el envasador.
Características morfológicas y tamaño
Los tarros de cristal comerciales están disponibles en diferentes tamaños, por ejemplo, 200 ml, 500 ml, 700 ml y litro y
medio. La abertura estándar de la boca de los tarros es de unos 3,5 cm.
Un envasador comercial tiene una capacidad de siete tarros de litro.
La capacidad de los envasadores a presión pequeños es de cuatro tarros de litro. Algunos envasadores grandes tienen
una capacidad de 18 tarros de 500 ml en dos capas, pero siete tarros de litro. No se recomienda usar cazuelas a
presión con menor capacidad de volumen para el envasado de conservas.
160
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Advertencias
Las ventajas del envasado casero se pierden:
 cuando se parte de alimentos frescos de mala calidad;
 cuando los tarros no cierran correctamente;
 cuando los alimentos se deterioran;
 cuando los sabores, texturas, colores y nutrientes se deterioran por un almacenamiento prolongado.
El envasado de hervidor abierto y el procesado de tarros recién rellenados en hornos, microondas y lavavajillas no es
una práctica recomendada, porque no evita todos los riesgos de deterioro.
Características técnicas y económicas
El envasado puede ser un método de conserva de alimentos de calidad seguro y económico para uso doméstico,
dependiendo de la energía utilizada para aumentar la temperatura del agua.
Muestra de aplicación
El envasado casero como medio de conservación de alimentos ha sido una práctica frecuente durante generaciones
en todo el mundo. Es una manera excelente de conservar la frescura de los alimentos y de aumentar su tiempo de
conservación.
161
Envasado al vacío
Descripción de la tecnología
El envasado al vacío es un proceso que aumenta la durabilidad de los
alimentos. El producto es colocado en un paquete hermético, se aspira el aire y
se sella el paquete. Al eliminar el aire alrededor del producto, se reducen los
niveles de oxígeno en el embalaje, y se impide que crezcan los microorganismos
aerobios y que degraden el producto. La falta de oxígeno también reduce la
cantidad de deterioro debido a la oxidación. Este sistema es sumamente
conveniente para pueblos rurales y pequeñas ciudades en muchos países en
vías de desarrollo. Este método tradicional probado funciona
satisfactoriamente, porque durante el corto período entre la matanza y el
consumo los microorganismos no pueden crecer hasta el punto de degradar el
alimento y hacerlo incomestible.
Para el envasado al vacío, se necesitan los siguientes elementos:
1) Una máquina de vacío, que está compuesta generalmente de:
 Una cámara de vacío con una tapa desmontable, que permite
colocar la bolsa de vacío dentro de la cámara.
 Una bomba de vacío impulsada eléctricamente, que evacua la
cámara: al cerrar la tapa, el aire se extrae de la cámara y también
de la bolsa abierta. También se pueden construir máquinas de
vacío simples con una bomba de vacío manual o mecánica. En
este caso, la capacidad de vacío y la calidad de sellado son
difíciles de controlar. Se pueden usar para ciertos alimentos,
como café, frutas o verduras. El rango de presión absoluta usado
en sistemas de conservación de alimentos por vacío es de unos
10-1-102 Pa (101 kPa es la presión atmosférica ambiente). Una
bomba de vacío industrial accionada eléctricamente trabaja a 40
kPa mientras que una máquina de vacío pequeña accionada
eléctricamente (de función doméstica) trabaja a 75 kPa.
 Un aparato de termosellado eléctrico, que cierra la bolsa
herméticamente mediante sellado térmico mientras está en la
cámara de vacío.
Los selladores de vacío se dividen en tres tipologías:
Sellador de cámara de vacío (comercial, figura
superior).
Sellador de vacío externo (comercial + Snorkel,
figura del medio).
Sellador de vacío externo (uso doméstico – figura
inferior).
2) Una bolsa de vacío con gran resistencia al oxígeno, vapor de agua y pinchazos, y alta resistencia en las junturas.
Normalmente también es resistente a roturas por tirones y tiene diversas capas. Las películas de PVC, polietileno
(PE) o polipropileno (PP) tienen una permeabilidad al oxígeno relativamente mayor, mientras que las películas de
cloruro de polivinilo (PVDC), poliéster (PETP), poliamida (PA) y celulosa (ZG) son menos permeables o casi
impermeables al oxígeno. Sin embargo, los materiales del primer grupo son usados frecuentemente como
laminados con materiales del segundo grupo para lograr efectos especiales relacionados con la resistencia
mecánica, las propiedades de termosellado o para que el paquete sea prácticamente impermeable tanto al
oxigeno como al vapor de agua. Estas características pueden variar en función de la cantidad de humedad en los
alimentos. Para la mayoría de los alimentos sólidos, reducir la presión a 0,5-5 kPa y sellar la bolsa dará como
resultado un paquete perfectamente sellado. A 5 kPa, se elimina cerca del 95 % de la atmosfera; a 0,5 kPa se va
cerca del 99,5 % del aire dentro de la cámara y del envase. Los alimentos frágiles que pueden romperse por la
contracción de la bolsa pueden sellarse para almacenaje a 20-50 kPa. Las bolsas de vacío para bombas de vacío
manuales son bastante diferentes: no se sellan por calor, sino sólo por presión y normalmente hay un agujero en
la bolsa dentro de una junta de plástico que impide que el aire entre durante y después de la acción de la bomba.
El proceso de envasado al vacío puede usarse para conservar alimentos con o sin otros procesos (p.ej., refrigeración).
La durabilidad de un producto envasado al vacío cambia considerablemente: por ejemplo, alimentos curados (como
las salchichas chinas) pueden tener una durabilidad de 2 a 3 meses a temperatura ambiente o de 4 a 5 meses si se
envasan al vacío. El tiempo de almacenamiento varía así según las tipologías de los alimentos y las combinaciones de
162
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
procesos.
El envasado al vacío con refrigeración, comparado con la simple refrigeración, multiplica por dos el tiempo de
conservación (valores medios). Después del proceso de embalado al vacío, los alimentos secos, como pan, arroz, pasta
y café, se almacenan generalmente a temperatura ambiente (de 23 a 27 °C), mientras que la carne, pescado, queso,
frutas y verduras, que contienen humedad, se almacenan a baja temperatura (de 3 a 7 °C).
Requisitos de utilización
Las máquinas de vacío se colocan normalmente en interiores o, como mínimo, en un espacio protegido. Estas
máquinas requieren del suministro de energía, normalmente electricidad, para funcionar. No es necesaria una
conexión a la red estable, porque la maquina no funciona continuamente: se pueden emplear sistemas de energía
renovables como FV para proporcionar la electricidad. Las máquinas pequeñas y medianas funcionan a 110-220 V. La
una bomba de vacío manual no necesita energía.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Las máquinas de vacío suelen fabricarse como componentes listos
para su uso. Debido a sus características físicas y químicas, las
bolsas de vacío no se hacen fácilmente in situ. Sin embargo, si se
quiere usar mano de obra y materiales locales, es posible
ensamblar la parte mecánica y eléctrica de los sistemas in situ,
además de la cubierta. No es posible construir piezas mecánicas y
eléctricas usando recursos locales disponibles, concretamente, los
componentes de la máquina de vacío (bomba y sellador). Sin
embargo, estos componentes se pueden reducir a una bomba de
vacío manual, más fácil de ensamblar, y una bolsa de plástico. Es
necesario señalar que los sistemas simplificados no preservan los
alimentos tanto tiempo como las bombas de vacío accionadas
eléctricamente.
Funcionamiento y mantenimiento
Cada vez que se usa la máquina, se necesita una nueva bolsa. Las máquinas y bombas manuales y de pequeño tamaño
requieren muy poco mantenimiento y, cuando se rompen, no vale la pena repararlas.
A continuación, se enumeran algunas recomendaciones de uso y mantenimiento correctos para las bombas de vacío
medianas y grandes:
 Compruebe el nivel de aceite a diario.
 Compruebe el filtro de entrada semanalmente.
 Limpie el filtro de aceite mensualmente y cámbielo con cada cambio de aceite.
 Cambie el aceite después de 500 horas de operación (primera vez) y 1000 horas de operación o seis meses
después.
 Mantenga las aletas del motor limpias y libres de obstrucción.
Características morfológicas y tamaño
Las máquinas de vacío son productos compactos. Su capacidad y
tamaño varían debido principalmente a la bomba de vacío utilizada. El
peso de estas máquinas con una bomba de vacío accionada
eléctricamente varía de 0,5 kg a 200 kg (pero las máquinas
industriales pueden exceder los 300 kg) y las dimensiones comunes no
sobrepasan 1 m3.
Los selladores de vacío externos también vienen en diferentes
tamaños; las máquinas pequeñas, como la de la fotografía (de 2 a 5
kg), son preferibles para uso no industrial.
163
Advertencias
Hay que tener en cuenta algunas advertencias de aplicación:
 Evite colocar la máquina de vacío en una habitación potencialmente explosiva.
 Tenga cuidado con el aceite humeante o con las bombas muy calientes.
 Tenga cuidado de hacerse daño en las manos con el sellador.
Características técnicas y económicas
Las bombas de vacío manuales cuestan de 5 a 10 €y las bolsas de vacío, unos 20 € (15 bolsas). Para un uso constante,
las bombas de vacío manuales no son baratas. Las máquinas pequeñas con selladores de vacío externo para consumo
doméstico cuestan de 50 a 100 € y las bolsas se venden en rollos (5 a 10 € = 18 bolsas de 5x28 cm). Este sistema es
más económico a largo plazo y técnicamente mejor que el proceso de bomba de vacío manual. Sin embargo, una
máquina de vacío “industrial” con una bomba de vacío accionada eléctricamente y un dispositivo de sellado calentado
eléctricamente cuesta de 500 a 800 € con una potencia de motor de unos 400 W (1.7 €/W) y una potencia de sellado
de 700 W.
El coste de la energía depende del número de veces que se usa, ya que no requiere un funcionamiento continuo. Para
una familia, el consumo de energía será bajo, porque el proceso se usará pocas veces al día.
Muestra de aplicación
A partir de un proyecto en Uganda, Matoke fresco
envasado
al
vacío
(FREVASEMA:
www.afribananaproducts.com), se ha empezado a
envasar matoke pelado (una clase de plátano pequeño),
y se ha conseguido aumentar su durabilidad en más de
un mes: durante la producción, se envasa y sella el
producto al vacío en una bolsa de plástico (de acuerdo
con grados alimentarios domésticos e internacionales).
Durante el transporte, el producto se enfría o congela
dependiendo de la durabilidad del producto. A
diferencia del matoke, que se exporta y se consume
actualmente en Uganda, este producto tiene una
durabilidad de más de seis meses si se congela (-4 a -18
°C) y un mes si se enfría (0 a -4 °C).
164
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
SALAZÓN
Tablas comparativas
Fortalezas
 Se puede llevar a
cabo totalmente
con materiales
locales y
conocimientos
 Proceso simple
 Coste bajo o nulo
 Ningún consumo de
energía
 Propiedades de la
comida y
durabilidad
mejorados



CURADO

Proceso simple
Coste bajo o
nulo
Ningún
consumo de
energía
Propiedades de
la comida y
durabilidad
mejorados
Debilidades
Oportunidades
 Después de salarlo,  Fácil difusión en
se debe almacenar
costumbres locales
 Necesidad de
controlar las
condiciones físicas
(temperatura y
humedad) para
garantizar la
transformación
química adecuada
de la comida
 Imposibilidad de
regular el proceso
 A veces es un
proceso largo
 Modificación de las
propiedades
físicas, químicas y
nutricionales de la
comida
 La cantidad
incorrecta de sal
no prolonga la
durabilidad de la
comida
 Después de
curarlo, se debe
almacenar
 Necesidad de
controlar las
condiciones físicas
(temperatura y
humedad) para
asegurar la
transformación
química adecuada
de la comida
 La cantidad
incorrecta de
nitrato podría ser
peligrosa para la
seguridad sanitaria
 A veces es un
proceso largo
Amenazas
 Alta temperatura
ambiental
 Ubicación lluviosa
 Contenido de
humedad del aire


Alta
temperatura
ambiental
Ubicación
lluviosa
165
COMPRESOR DE VAPOR
SORCIÓN
Debilidades
 Se monta
localmente
 Posibilidad de
alimentación
directa por un
sistema
fotovoltaico
 Poco o ningún
efecto en el sabor o
la textura de la
comida
 Eficiencia elevada
 Posibilidad de
alcanzar
temperaturas muy
bajas
 Posibilidad de
congelación
 Pocas partes
móviles o ninguna
y de fabricación
sencilla
 Se pueden usar
diferentes fuentes
de energía (calor
residual, energía
solar y térmica o
combustibles
tradicionales)
 Varios prototipos
de fabricación
propia en países en
vías de desarrollo
 Poco o ningún
efecto en el sabor o
la textura de la
comida
 Costes más bajos
que el compresor
de vapor
 Puede funcionar
con fuentes de
calor de
temperaturas
relativamente bajas
Fortalezas
Oportunidades
Oportunidades
 Absorción de
 Gestión de comida  Pocas
energía
y posible ahorro en
oportunidades
relativamente alta
costes
económicas
 Coste medio-alto
 Requiere uso
adecuado por el
 Se necesita energía
usuario
eléctrica
 Producción de calor
hacia el medio
ambiente externo






Consumo de

energía (sol o
combustible; no

electricidad)
Los fluidos
inflamables

podrían resultar en
fuegos y
quemaduras
Si se usan fluidos
con queroseno o
fluidos inflamables,
el aparato debe
estar situado en el
exterior
Coste medio-alto
Rendimiento
relativamente más
bajo que el
compresor de
vapor
La temperatura
máxima de
enfriamiento está
limitada a 30 °C por
debajo de la
temperatura del
aire en el exterior
Se pueden usar
distintas fuentes
Gestión de comida
y posibles ahorros
en costes
Alta posibilidad de
usar fuente de
energía solar




Ubicación nubosa
(si se usa energía
solar)
Exposición al sol y
estación calurosa
Requiere uso
adecuado por el
usuario
Alta temperatura
ambiental
166
OLLA EN OLLA
TERMOELÉCTRICO
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Fortalezas
 Sistema portátil
ligero
 Montaje local
 Poco
mantenimiento
 Compacidad y
durabilidad
 No usa refrigerante
inflamable o tóxico
 Efecto bajo o nulo
en el sabor o la
textura de la
comida
 Posibilidad de
alimentación
directa por un
sistema
fotovoltaico
 Costes más bajos
que el compresor
de vapor
 Explotable para
calefacción y
refrigeración
 Se puede construir
totalmente con
materiales locales y
conocimientos
 Muy fácil de usar
 Ningún consumo
de energía
 No requiere
componentes
mecánicos
 Coste de
construcción muy
bajo
Debilidades
Oportunidades
 Menor rendimiento  Gestión de comida
que otros sistemas
y posibles ahorros
de refrigeración
en costes
 Consumo de
energía
 Se necesita energía
eléctrica
 La temperatura
máxima de
enfriamiento está
limitada a 30 °C por
debajo de la
temperatura del
aire en el exterior
 Aplicable solo a
sistemas pequeños
Amenazas
 Exposición al sol y
estación calurosa
 Requiere uso
adecuado por el
usuario
 Alta temperatura
ambiental





Imposibilidad de
controlar la
temperatura
interior
Baja diferencia de
temperatura entre
el entorno externo
y la olla interna
Suministro
continuo de agua
necesario
Conservación fuera
de casa





Gran disponibilidad
de materiales de
construcción
Sin acceso a
sistemas de energía
limpia y asequible
La producción
podría convertirse
en una actividad de
subsistencia para la
gente local
Difusión en las
costumbres locales
Aceptabilidad



Disponibilidad de
desperdicios
Contenido de
humedad en el aire
Ubicación nubosa y
lluviosa
Escepticismo con
respecto a la
funcionalidad
167
CONSERVAS
ENVASADO AL VACÍO
Fortalezas
 Sistema portátil
ligero
 Sencillo de hacer
 No dependiente de
las condiciones
atmosféricas
 Equipo de bajo
coste
 No requiere
componentes
mecánicos
Amenazas
 Aceptación del
usuario








Debilidades
Oportunidades
 Se necesita fuente  No afectado por
de energía para
condiciones
llevar el agua a
atmosféricas
ebullición
 Se necesitan tarros
sellados
 Modificación en las
propiedades físicas,
químicas y
nutricionales de la
comida
 Consumo de
combustible
Consumo de
 Después del
 No afectado por
energía bajo o nulo
envasado, debe
condiciones
almacenarse en
atmosféricas (o
Muy fácil de usar
lugar apropiado
muy poco)
Poco
para comida
mantenimiento
 Imposible de
Coste bajo-medio
construir in situ
No dependiente de

Los envases de
las condiciones
vacío se pueden
atmosféricas y
desechar
locales
Mayor durabilidad
sin cambios
nutricionales en la
comida
Efecto bajo o nulo
en el sabor o la
textura de la
comida
Aceptación del
usuario
168
SECADO AL SOL Y SOLAR
Fichas técnicas: tecnologías de conservación de alimentos
Fortalezas
 Consumo de
energía bajo o nulo
 Construcción
sencilla y
posibilidad de
realizar el proceso
localmente
 Poco
mantenimiento
 Los sistemas
pequeños pueden
ser portátiles
 Varios prototipos
de fabricación
propia en países en
vías de desarrollo
Amenazas
 Contenido de
humedad en el aire
en la ubicación
 Ubicación nubosa y
lluviosa


AHUMADO


Debilidades
Oportunidades
 Modificación de
 Secar la comida
propiedades físicas,
podría convertirse
químicas y
en una actividad de
nutricionales de la
sustento para las
comida
mujeres
 Dificultad para
regular la velocidad
de secado
 Lleva mucho
tiempo secar la
comida
 Se debe rehidratar
la comida antes del
consumo
 Después del
secado, se debe
almacenar en un
lugar apropiado
 El uso depende del
clima
 El proceso hecho
manualmente
puede dar un
resultado inexacto
 Es un proceso largo
Se pueden hacer
 En los ahumadores
ahumadores
comunes, se
fácilmente usando
necesita
materiales locales
combustible
baratos
 Dificultad para
El ahumado
controlar el
imparte un aroma y
proceso
un color atrayentes  Es un proceso largo
a algunos
 Después del
alimentos
ahumado, se debe
Se pueden usar
almacenar en un
distintas fuentes de
lugar apropiado
energía
para la comida
 Riesgos elevados
de fuegos y
quemaduras
 Portabilidad muy
limitada
 El proceso hecho
manualmente
puede dar un
resultado inexacto

Contenido de
humedad en el aire
en la ubicación
Una alta
concentración de
humo en la comida
puede alcanzar
niveles peligrosos
para la salud
humana
169
6.10 Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Generadores a motor de combustión interna
Descripción de la tecnología
Los generadores a motor de combustión interna convierten la energía mecánica en energía eléctrica mediante la
combustión de carburante. Hay disponible una gran variedad de generadores accionados por motor, desde unidades
portátiles con capacidad para abastecer unos cientos de vatios de potencia hasta unidades de multimegavatios
enormes con capacidad para abastecer energía eléctrica a una ciudad pequeña. La creciente demanda de suministros
de energía autónomos ha fomentado avances en tecnología y, por lo general, precios más bajos, concretamente en el
mercado de generadores portátiles.
A efectos de campamentos de refugiados y PDI, la atención se centra principalmente en aplicaciones de generadores
de tamaño pequeño o mediano.
La mejor forma de clasificar los motores de combustión interna es hacerlo según el tipo de carburante que usan:
 Motores de gasolina: son los motores más conocido. Mientras que
los motores de cuatro tiempos llevan el aceite lubricante en el
cárter del motor, separado de la cámara de combustión, los
motores de dos tiempos mezclan el aceite lubricante en el
carburante, lo que explica en parte sus más altos niveles de
emisiones nocivas.
Independientemente del ciclo del motor:
- Para la combustión de gasolina, se necesita un sistema de
ignición de tipo bujía. La gasolina se introduce en el motor
mezclada finamente con aire a una razón de 15:1 mediante un
carburador (común a los motores pequeños) o por inyección de
carburante.
- La gasolina es clasificada por octanos, una medida de la calidad de ignición del carburante. Cuanto más alto el
número del octano, más controlado es el índice de combustión (combustión menos explosiva).
- La gasolina es un carburante bastante volátil y almacenarla en grandes cantidades puede presentar problemas.
La durabilidad de la gasolina es normalmente de seis meses antes de que empiece a degradarse.
 Motores diésel: no requieren una ignición de tipo bujía, porque el
carburante diésel es inyectado en el aire comprimido en la cámara
de combustión, donde prende espontáneamente. Para suministrar
el calor para la combustión, un motor diésel ejecuta un índice de
compresión mucho más alto que el del motor a gasolina. Como
resultado:
- Su construcción tiende a ser mucho más pesada y suelen tener
una vida más larga que los motores gasolina de la misma
potencia.
- Tienden a ser considerablemente más eficientes en términos de
consumo de carburante que los motores de gasolina, y requieren
menos mantenimiento.
Otras características:
- La gran mayoría de motores diésel son de cuatro tiempos.
- El carburante diésel es más pesado y menos volátil que la gasolina, y se almacena bien durante períodos de hasta
dos años en climas templados.
- El carburante diésel es clasificado por el número de cetano, una medida de la calidad de ignición del carburante
que influye en el arranque, así como en la brusquedad de la combustión.
170
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
 Motores de gas: la mayoría de los motores de
cuatro tiempos encendidos por bujía pueden
transformarse para funcionar con carburantes
gaseosos comunes, incluyendo propano líquido
(PL) y gas natural (metano), con relativamente
poca modificación. El gas natural solo está
disponible a través de una infraestructura de
gaseoductos, por lo que no es conveniente para
la mayoría de aplicaciones aisladas de la red. El PL
es el carburante más adecuado para usos en
aplicaciones aisladas de la red. Quema
limpiamente, por lo que se producen menos
emisiones nocivas que la gasolina o el diésel, y se
almacena bien en tanques o cilindros a presión especializados. Sin embargo, todos los carburantes gaseosos tienen
una densidad energética menor que la gasolina. Es decir, si se transforma un motor de gasolina para funcionar con
propano, tiene que desclasificarse en un 15 %. En otras palabras, un generador clasificado para una potencia de 5
kW en gasolina solo es capaz de proporcionar una potencia de 4,25 kW cuando se alimenta con LP.
La mayoría de generadores accionados por motor producen CA. La frecuencia que produce un generador está
determinada por la velocidad de rotación (RPM del motor) y el número de polos eléctricos (p) en el rotor. Un rotor de
dos polos requiere una velocidad de rotación de 3000 RPM para producir una frecuencia estándar de 50 Hz (CA).
Similarmente, un generador de cuatro polos necesita rotar a la mitad de esa velocidad, o 1500 RPM, para producir una
frecuencia de 50 Hz. A continuación, se expresa mediante una ecuación:
𝑓(𝐻𝑧) =
𝑝 ∙ 𝑅𝑃𝑀
120
La velocidad del motory, por lo tanto, la frecuencia de salida, es controlada por el regulador, que puede ser:
 Regulador de tipo mecánico: que típicamente depende de un sistema de pesos y muelles que trabajan unos contra
otros para lograr un equilibrio dinámico. Aunque esto ocurre con bastante rapidez, todavía se aprecia un lapso de
tiempo y, en cierto modo, es más difícil de mantener una regulación de frecuencia precisa.
 Regulador de tipo electrónico: que controla constantemente las RPM del motor y puede responder mucho más
rápidamente a los cambios de carga. También mantiene un control de frecuencia mucho más ajustado, lo cual
puede ser importante para aparatos electrónicos muy sensibles. En general, los reguladores electrónicos se
encuentran solo en generadores estacionarios más grandes.
La gran mayoría de generadores pequeños son unidades de fase única, ya que los domicilios residenciales son
normalmente de fase única, de voltaje (CAV) 120 y 240 CAV disponibles. Por otra parte, un sistema de tres fases CA
tiene tres circuitos individuales o fases y se encuentra habitualmente en marcos industriales, donde se inician grandes
cargas. La potencia trifásica se encuentra típicamente en los grandes generadores y muy raramente en unidades de
índices de salida de menos de 10 kW.
Requisitos de utilización
El segundo criterio a la hora de seleccionar un generador a motor son
las condiciones de utilización:
 Si se va a transportar el generador de forma manual por un
terreno difícil, es recomendable utilizar un modelo portátil a
gasolina, puesto que la prioridad es un modelo ligero alimentado
por carburante fácil de manejar (figura de la derecha).
 Si se piensa en una aplicación semipermanente, puede ser mejor
utilizar un motor diésel eficiente. Este tipo de motor, aunque es
considerablemente más pesado, tiene un intervalo de servicio
mucho más largo y produce más energía por litro de carburante
usado.
 Si lo que preocupa son las emisiones de escape, la mejor opción
puede ser una unidad alimentada con propano, porque produce
el tipo de emisiones menos tóxicas de todos los combustibles de
hidrocarburo y, equipada con un sistema de escape catalítico,
emite una polución bastante benigna.
171
Independientemente del tipo de generador a motor elegido, se recomienda acudir a un fabricante reconocido. Los
generadores económicos tienden a tener mucha menos fiabilidad y una eficiencia menor. Además, suelen ser más
ruidosos, emiten más vibraciones y producen un voltaje y frecuencia menos estables que las unidades de calidad
superior.
Normalmente los requerimientos de energía eléctrica para una aplicación aislada de la red tienden a ser bastante
modestos, de modo que se necesita solo una pequeña fracción del voltaje nominal del generador. Así, es poco
práctico operar un generador con una potencia de varios miles de vatios de forma continua para sustentar solamente
cargas pequeñas y/o intermitentes. No solo es enormemente ineficiente, sino que el almacenamiento y el
mantenimiento se convierten en una preocupación. Una solución más eficiente es operar el generador solo cuando es
necesario para recargar un sistema de baterías y/o abastecer energía para cargas intermitentes grandes. Con unas
dimensiones apropiadas, el sistema de baterías puede absorber la capacidad total de salida del generador mediante
un cargador de batería (ver figura). Además, cuando se combina con una o varias tecnologías renovables (FV o eólica),
el tiempo de funcionamiento del motor puede reducirse aún más, y se puede ahorrar así combustible y extender la
vida de la batería.
Funcionamiento y mantenimiento
Hay que tener en cuenta varias notas prácticas a la hora de instalar un generador a motor de combustión interna:
 Emplazamiento de la instalación: la fuente de energía debe estar situada a una distancia significativa de las cargas.
La corriente CA viaja bastante bien a largas distancias con caída de voltaje mínima. Aumentar el voltaje mediante
un sistema transformador o aumentar el tamaño del conductor reduce la cantidad de caída de voltaje.
 Periodos de mantenimiento: los generadores a motor requieren mantenimiento cuando se alcanzan determinadas
horas reglamentarias de funcionamiento, concretamente:
o Cambio de aceite: la mayoría de los generadores portátiles necesitan un cambio de aceite en el motor. Esto es
más frecuente en lugares donde hace calor:
- Por debajo de 35 °C: cada 250 horas.
- Por encima de 35 °C: cada 125 horas.
o Limpieza o cambio de filtro de aire: más frecuente en lugares donde hay polvo:
- Aire limpio: cada 500 horas.
- Polvo moderado: cada 125 horas.
- Mucho polvo: se ha de comprobar a diario.
o Drenado y cambio de filtros de combustible: todos los carburantes deben estar limpios y libres de agua. El agua
entra en el carburante de varias formas: condensación, tapas y racores sueltos. Esto es más frecuente en
lugares si la calidad del carburante es mala:
- Carburante limpio: cada 500 horas.
- Carburante sucio: cada 250 horas.
o Revisión: cada 10000 horas de funcionamiento, es recomendable hacer una revisión general de todo el motor.
 Toma de tierra: la toma de tierra tiene que estar enlazada a toda caja eléctrica metálica o recinto de componentes,
receptáculo y marco de metal expuesto. La mayoría de generadores a motor proporcionan un punto de toma de
tierra claramente identificado.
 Protección contra las sobrecargas: es necesario incorporar una adecuada protección del circuito. Los disyuntores y
fusibles sirven para proteger el equipamiento, proporcionar seguridad y permitir un mantenimiento del sistema
más sencillo. Se suelen preferir los disyuntores, porque se pueden restablecer; por el contrario, los fusibles
fundidos se tienen que reemplazar.
Características morfológicas y tamaño
Con un peso específico medio de 20 kg/kW para motores de tamaño pequeño (de 2 a 10 kW), el peso de un generador
a motor de combustión interna es bastante alto, por lo que se debe considerar este aspecto en las fases de transporte
e instalación. Con relación al tamaño específico, puede ser aproximadamente de 0,05 m 3/kW, lo cual proporciona un
alto volumen de densidad de potencia de 20 kW/m 3 a esta tecnología energética.
Advertencias
Instalar sistemas de generadores a motor de combustión interna conlleva peligros potenciales. La posibilidad de una
descarga eléctrica es bastante alta. Los generadores pueden causar electrocuciones. Las piezas móviles, como
ventiladores y correas, pueden causar lesiones mecánicas. Las emisiones de escape son tóxicas y pueden conducir a
asfixia en espacios cerrados.
Características técnicas y económicas
En esta ficha técnica, el motor de combustión interna se refiere a cualquier motor que utilice la combustión de un
carburante para empujar un pistón dentro de un cilindro. Este movimiento recíproco se transforma en un movimiento
más útil de rotación mediante el cigüeñal. Finalmente, la energía mecánica es convertida en energía eléctrica por el
generador acoplado al cigüeñal.
172
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Los motores se clasifican generalmente por caballos de vapor a una altitud
especifica (1 caballo de vapor equivale a 746 vatios) y la potencia tiene que
desclasificarse para aumentos de elevación en un 2 % por cada 300 m sobre el
nivel del mar.
En relación a la eficiencia de conversión de energía de combustión a energía
eléctrica, dado que un litro de carburante diésel transporta un contenido
energético de unos 10 kWh, un generador de energía producirá entre 2,5 y 4 kWh
por litro. Así, las eficiencias de conversión de los motores de combustión interna
van del 25 % al 40 %.
Estos son los costes clasificados de un generador a motor de combustión interna
pequeño:
- Costes de instalación: de 400 a 600 €/kW.
- Costes de funcionamiento: de 0,30 a 0,45 €/kWh (suponiendo que el precio del
carburante sea de 1 a 1,2 €/l).
- Costes de funcionamiento y mantenimiento: 0,05 €por cada hora de
funcionamiento.
- Costes de renovación: alrededor de 15 % del coste de inversión.
- Costes de reposiciones: la vida de los generadores de motor es bastante corta, a
unas 20000 horas de funcionamiento (para unidades diésel). Por consiguiente, si
el generador es un componente de un sistema de energía más complejo con una
vida esperada más larga, hay que tener en cuenta una o más reposiciones del generador a motor.
En resumen, se considera que los generadores a motor de combustión tienen una alta fiabilidad, siempre que se
cumplan unos requisitos de mantenimiento mínimos.
173
Microplantas de energía hidroeléctrica
Descripción de la tecnología
Las microplantas hidroeléctricas son pequeñas plantas de generación de energía, entre 10 kW y 100 kW, que
transforman la energía potencial de agua que va de elevaciones más altas a otras inferiores en energía mecánica o
eléctrica. Una microplanta hidroeléctrica puede proporcionar energía mecánica directamente desde su turbina o
producir electricidad desde un generador acoplado a la turbina. La energía generada puede usarse para
electrificación, proceso de poscosecha de productos agrícolas o pequeñas aplicaciones industriales en áreas remotas.
Esta tecnología simple y madura puede aplicarse fácilmente para generar energía para pueblos rurales, campamentos
de refugiados y militares situados en áreas con recursos de agua disponibles.
Casi todas las microplantas de energía hidroeléctrica son de agua fluyente, tal y como se muestra en la figura. En el
plano agua fluyente, una parte de la corriente del río es desviada a un canal y tubería, y seguidamente a través de una
turbina. Este plano no detiene la corriente del río. Las ventajas de este trazado son que es simple, puede construirse
localmente a bajo coste y ofrece fiabilidad a largo plazo. El uso de la tubería (p.ej., PVC), para desviar agua del río
principal y transportarla a la turbina microhidroeléctrica es conocido como sistema de desvío cerrado. Por el contrario,
en un sistema de desvío abierto (p.ej., canal), el agua es expuesta directamente a la gravedad a lo largo de todo el
sistema de desvío.
Estos son los principales componentes de una planta microhidroeléctrica:
 Una presa de entrada, que puede extraer agua del río de forma fiable y regulada.
 Un canal, que consiste en una estructura diseñada para crear una cabeza a través de la cual cae el agua y
también conducir el agua desde la entrada hasta el tanque de presión.
 Una cuenca de asentamiento usada para asentar las partículas en suspensión y descargarlas en el agua sacada
del río.
 Aliviaderos, que son estructuras diseñadas para permitir un rebose en ciertos puntos a lo largo del canal.
 Un tanque de presión, que forma la conexión entre el canal y el conducto.
 Un conducto, que es la tubería que transmite el agua bajo presión desde el tanque de presión hasta la turbina.
 Un canal de descarga usado para descargar agua de vuelta al río.
 Una turbina, usada para convertir la energía del agua descendiente a energía para hacer girar el eje.
 Un sistema de tracción, que transmite energía desde el eje de la turbina hasta el eje del generador o hasta un eje
que alimente otros aparatos. También tiene la función de cambiar la velocidad de rotación de un eje a otro
174
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
cuando la velocidad de la turbina es diferente a la velocidad requerida del alternador o aparato.
 Un sistema eléctrico, que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. Esto consiste en un generador y un
panel de control.
Estos son los cuatro tipos de turbina estándar más adaptables a sistemas microhidráulicos:
 Turbina de acción pequeña (p.ej., turbina Pelton).
 Turbina tipo Francis pequeña (p.ej., turbina Samson vertical).
 Turbina de hélice pequeña.
 Turbina de flujo cruzado (o Banki).
La clasificación de los tipos de turbina se resume en la siguiente tabla:
Tipo de turbina
Cabeza disponible
Alta
(H>150 m)
Impulso
Reacción
Media
(20≤H ≤50)
Baja
(2 ≤H ≤20)
Pelton
Flujo cruzado
Flujo cruzado (Mitchel/Banki)
(Mitchel/Banki)
Turgo
Turgo
Multi-jet
Pelton
Multi-jet
Pelton
-
Francis
Bomba como
turbina (PAT)
Hélice (flujo axial)
Kaplan (hélice modificada)
Comparadas con las turbinas de reacción, las turbinas de acción son más convenientes para microaplicaciones
hidráulicas debido a su mayor tolerancia a la arena u otras partículas en el agua, un mejor acceso a los componentes
de funcionamiento, falta de sellos de presión alrededor del eje, facilidad de fabricación y mantenimiento, y mejor
eficiencia de flujo de componentes. La figura siguiente muestra algunos tipos comunes de turbinas de acción para
microplantas hidráulicas.
Existe un diseño alternativo para microturbinas hidráulicas que usa bombas estándar como turbinas (BCT). Esta opción
puede ayudar a minimizar los costes de inversión iniciales para una microplanta hidráulica. Las principales ventajas de
usar bombas estándar como turbinas para microplantas hidroeléctricas en comparación con las turbinas
hidroeléctricas estándar son:
 La bomba integral se puede comprar para usarla como set de turbina y generador.
 Disponible para un amplio abanico de cabezas y caudales.
 Un gran número de tamaños estándar disponibles.
175





Las BCT tienen una eficiencia competitiva máxima si se las compara con las turbinas convencionales.
Económicamente son más viables que las turbinas convencionales, debido a la fabricación masiva de bombas.
Corto tiempo de entrega.
También hay disponibles algunas piezas de repuesto, como sellos y cojinetes
Las BCT son relativamente simples y fáciles de instalar y mantener.
Sin embargo, elegir una bomba correcta para una microplanta hidráulica es complicado por las dificultades para
obtener las características de bomba en modo turbina.
Requisitos de utilización
Las microplantas hidráulicas generan energía eléctrica o mecánica para uso productivo o de consumo. El flujo de
aplicación se muestra en el siguiente esquema:
Turbinas convencionales;
bomba como turbina (BCT);
grupo péltrico; molino
de agua mejorado (MAM)
Uso productivo
Agro-procesamiento
mecánico; aserradero
manejo de aparatos:
batidora, trituradora
de pulpa; enfriado;
bombeo
Agro-procesamiento
eléctrico; aserradero
manejo de aparatos:
batidora, trituradora
de pulpa; enfriado;
bombeo
Uso para
consumo
Eléctrico: iluminación
doméstica; cocinado; enfriado;
calefacción; radio; televisión
A continuación, se pueden ver dos casos de generación de electricidad en una microplanta hidroeléctrica existente:
Ubicación: Costa Rica
Voltaje nominal: 14 kW
Tipo de turbina: Pelton doble boquilla
Generador: 14 kW síncrono
Tracción: Directa
Una boquilla de aguja variable permite ajustarla para
cambios en el caudal sin apagar la turbina.
La entrada de la turbina se ha diseñado a medida para
ajustarse a una central eléctrica existente.
Ubicación: Etiopía
Voltaje nominal: 15 kW
Tipo de turbina: Flujo cruzado
Generador: 15 kW generador síncrono
Tracción: correa de transmisión
Actualmente suministra energía para moler grano y
proporcionar alumbrado a las casas de las inmediaciones.
Se han utilizado los molinos de agua durante muchos años. La mayoría de ellos utilizaban turbinas fabricadas
localmente y producían energía a partir del agua descendiente. El molino de agua mejorado (MAM) es una tecnología
intermedia, basada en el principio de los molinos de agua tradicionales, y utilizado principalmente para moler. Se ha
176
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
mejorado el molino de agua reemplazando el rotor de madera tradicional por un rotor metálico con una mejor forma
hidráulica y con hojas cóncavas. Aparte del rotor, también se han mejorado otros componentes del molino tradicional.
La versión modificada del MAM permite múltiples usos finales como agroprocesado y generación de electricidad.
Una unidad de energía multiuso (UEMU) es un microesquema hidráulico con varios tipos de maquinaria conectada a
él. Desarrollado en Nepal, el concepto de UEMU es básicamente el mismo que el del MAM, pero hecho de un rotor de
eje vertical con una piedra de moler giratoria (para operaciones de molino), y con configuraciones de correa y cigüeñal
para suministrar energía a otras aplicaciones.
Las tres figuras siguientes muestran un diseño de MAM que hace funcionar diversas máquinas y UEMU, que genera
energía mecánica adicional para moler granos en un pueblo de Etiopía, cerca de Jimma. La energía generada no solo
suministra cargas eléctricas domésticas, como alumbrado, sino que también se usa para impulsar un molino a
pequeña escala. Esta aplicación es eficiente sobre todo cuando la electricidad generada no siempre se usa al máximo
de su capacidad.
La energía microhidráulica puede ser una posible fuente de energía en áreas remotas no conectadas a la red principal.
Su construcción, funcionamiento y mantenimiento son simples y los técnicos locales pueden adaptarlas sin problemas.
Sin embargo, puesto que el alumbrado supone la mayor demanda de energía eléctrica en la mayoría de las áreas
rurales, el factor de baja carga afecta la sostenibilidad de esta tecnología. Para conseguir que la microplanta hidráulica
sea sostenible, es necesario encontrar usos finales económicos alternativos de la electricidad. Una opción
recomendada es usar la electricidad para impulsar el equipamiento de molienda. Se puede justificar esta opción si la
planta de generación de energía eléctrica está a cierta distancia de la ubicación donde se instalan los centros de
molienda o de procesamiento de alimentos. Otra opción es diseñar un sistema híbrido con tracciones mecánicas
directas acopladas al equipamiento de molido. La máquina de moler debe usarse durante las horas de poca demanda,
mientras el generador eléctrico está apagado.
Materiales de construcción locales e indicaciones
La mayoría de los componentes de una microplanta hidráulica pueden construirse u obtenerse de forma local. Los
generadores de inducción, que pueden comprarse fácilmente como los motores, son cada vez más utilizados en
microplantas hidroeléctricas (por debajo de 25 kW son menos costosos que los generadores síncronos). Son el tipo de
generador preferido en microplantas hidroeléctricas, porque acceder a ellos es fácil y económico (motores). Además,
son robustos, fiables, requieren poco mantenimiento, y pueden operar a velocidades variables con una frecuencia
constante. Sin embargo, los generadores de inducción son incapaces de proporcionar su propia corriente de
excitación. Para los sistemas aislados de la red, los capacitadores conectados a las terminales del generador de
inducción actúan como fuente de corriente de excitación.
Si se pretende que la construya el usuario, la turbina de flujo cruzado es la mejor opción. La figura muestra una
turbina de flujo cruzado, fabricada por Arusha Technical College (ATC) en Tanzania. En Nepal, los artesanos locales
están formados en la fabricación de rotores de metal para MAM.
177
Rotor de turbina de flujo cruzado fabricada por ATC (Tanzania).
Además, los técnicos pueden encontrar y ensamblar cargas ficticias, que son cargas resistivas como calentadores
enfriados por aire o por agua, usados para disipar el exceso de energía del microgenerador hidroeléctrico. El regulador
de carga ficticia es conveniente para la electrificación rural por una microplanta hidroeléctrica, por su construcción
simple, bajo coste y gran facilidad de mantenimiento.
Funcionamiento y mantenimiento
En el funcionamiento de una microplanta de energía hidroeléctrica, participan todos los procedimientos de control de
la planta para generar y suministrar una energía estable y de gran calidad a los consumidores. También es de igual
importancia asegurarse de mantener la planta en una condición estándar. Estos procedimientos vienen determinados
por el nivel de automatización de la planta. Una microplanta hidroeléctrica sin sistemas de control automáticos
requiere la presencia de un operario durante la mayor parte del tiempo de operación. El operario debe seguir
cuidadosamente los procedimientos explicados en el manual de funcionamiento de la planta. Básicamente, se debe
seguir el siguiente guion:
 Valoración preoperacional.
 Preparación para iniciar la operación.
 Empezar la operación de la planta.
 Operar en condiciones normales.
 Apagar la planta en condiciones normales.
 Apagar la planta en condiciones de emergencia.
 Procedimientos de operación para agroprocesado.
Seguridad y primeros auxilios: Es recomendable planificar y realizar una formación en materia de seguridad y
primeros auxilios dirigida a los operadores de la planta antes de poner la planta en funcionamiento. El formador tiene
que asegurarse de que los operarios son conscientes y de que recuerden las precauciones de seguridad. Aún es más
importante que los operarios sepan cómo realizar primeros auxilios y tratamiento primario en caso de accidente.
El sistema debe ser mantenido y reparado periódicamente, si es necesario, según las directrices de mantenimiento y
reparación proporcionadas para cada componente. Para un funcionamiento sostenible de una microplanta
hidroeléctrica, se requiere:
1. Asistencia técnica en instalaciones y equipamiento.
2. Funcionamiento y mantenimiento adecuados OyM.
3. Gestión correcta de la organización de OyM
Para asegurar un mantenimiento fiable, se tienen que considerar los siguientes puntos durante la planificación y
construcción de una microplanta hidroeléctrica:







¿Qué destrezas relacionadas con la planta tienen los operarios?
¿Qué instalaciones hay disponibles in situ?
¿Qué acceso hay disponible para las piezas del sistema?
¿Cuál es o debería ser el presupuesto de OyM?
¿De qué destrezas e instalaciones se disponen localmente?
¿Se pueden mantener las garantías a través del mantenimiento local o se requieren de asistencia del fabricante?
¿Cuál es la disponibilidad y el tiempo de espera de piezas de repuesto? ¿O tiene que encargarse la planta de
178
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
traerlas?
Características morfológicas y tamaño
La disposición de la estructura de una microplanta hidroeléctrica depende de la topografía y la geomorfología del
lugar. Esto determinará la configuración del canal y si se pueden usar tuberías de alta o baja presión. Además, la
elección de un lugar adecuado para cada estructura de la microplanta hidroeléctrica también se basa en las
condiciones topográficas y geológicas del sitio. Estas condiciones determinan el grado de trabajos de ingeniería civil
que, para una microplanta hidroeléctrca, dependen en gran medida del lugar. También es aconsejable asegurar la
correcta accesibilidad para actividades de construcción, operación y mantenimiento. Por lo tanto, es obligatorio
realizar una valoración completa (forma del terreno, ubicación del sitio, inclinación del río, área de captación del lugar
propuesto, accesibilidad, datos hidrológicos, datos de caudal del río y datos de precipitaciones) antes de diseñar las
microplantas hidroeléctricas.
Características económicas
La ventaja del microsistema hidroeléctrico es que, si las especificaciones del lugar de emplazamiento son adecuadas,
proporciona una fuente de energía fiable de bajo coste en comunidades remotas y aisladas donde una extensión de la
red puede tener un coste prohibitivo y los costes de transporte de combustible pueden ser altos. La inversión inicial
asociada a los microsistemas hidroeléctricos es grande, puesto que cada lugar es único y se deben llevar a cabo
estudios hidrológicos detallados antes de poder determinar la viabilidad de un proyecto de este tipo. Como resultado,
los costes se mantienen altos, debido a que el proceso de instalación no se puede estandarizar, como es el caso de los
paneles solares FV o la tecnología diésel. Los costes de inversión varían normalmente de 1000 a 2000 dólares por kW
instalado, de 1,200£ a 4,000 £ por kW instalado, dependiendo del lugar, para un proyecto comunitario en un país en
vías de desarrollo. Los costes son diferentes en cada caso y es imposible dar una cifra precisa sin saber los detalles
específicos del lugar.
179
Generadores solares fotovoltaicos
Descripción de la tecnología
La energía solar es la más abundante de todas las fuentes de energía renovables y está disponible con valores más
altos entre los dos trópicos, muy próximo precisamente a aquellas áreas donde se concentran las emergencias
humanitarias en forma de campamentos de refugiados y PDI. Por lo tanto, las soluciones tecnológicas que aprovechan
este recurso tienen extrema importancia para estos contextos desfavorecidos. Los generadores solares FV hacen
exactamente eso, utilizan materiales semiconductores que transforman directamente la radiación solar en
electricidad CC.
En un módulo FV (una unidad FV comercial) se conectan numerosas células FV en circuitos en serie y en paralelo para
obtener la potencia de salida deseada. Se puede combinar una serie de módulos solares para formar un conjunto
fotovoltaico con la capacidad de salida deseada. Esto proporciona a esta tecnología un alto grado de modularidad, y la
hace idónea para una gran variedad de aplicaciones diversas.
La característica eléctrica de la célula FV es representada generalmente por la curva de corriente frente a voltaje (I-V)
mostrada en la figura siguiente (izquierda), donde ISC y VOC son la corriente de cortocircuito y la corriente de circuito
abierto respectivamente. Un punto importante de esta característica es el punto de potencia máxima (PPM), situado
en el ángulo de la curva, donde el producto entre el voltaje y la corriente (potencia) es máximo.
Como se puede ver en la figura, la curva I-V, y por lo tanto el rendimiento de potencia de una célula FV, se ve
fuertemente afectada por los niveles de radiación (centro) y la temperatura de la célula (derecha). En particular, la
cantidad de luz disponible afecta a la producción de corriente y la temperatura de la célula afecta a su voltaje.
No es de extrañar que la mayoría de parámetros eléctricos de un módulo FV reflejen fielmente aquellos de sus células
solares. Tomemos como ejemplo un módulo que contenga 72 células monocristalinas con una potencia nominal punta
de 180 W (un tamaño y potencia nominal populares); en un módulo (como en toda unidad comercial) se mostrarán
los siguientes parámetros.
Potencia nominal
Voltaje de circuito abierto
Voltaje de circuito cerrado
Voltaje en el punto de potencia máxima
Corriente en el punto de potencia máxima
Reducción de potencia por °C
180 W
43.8 V
5.50 A
35.8 V
5.03 A
0.45 %
Reducción de voltaje por °C
Longitud
Amplitud
Peso
Eficiencia
0,33 %
1600 mm
804 mm
18 kg
14 %
Tal y como se puede deducir, la potencia nominal de 180 W es igual al producto de voltaje y corriente en el PPM. La
eficiencia viene dada por la potencia del módulo en kW dividida por el área del módulo en metros cuadrados
(asumiendo una radiación solar de 1 kW/ m2).
Requisitos de utilización
Los generadores FV son generalmente los componentes fundamentales de los sistemas fotovoltaicos, compuestos por
todos o una gran mayoría de los elementos siguientes:
 Baterías y controlador de carga: para almacenamiento y control de la energía.
 Convertidor(es): si se necesita salida CA.
 Cables y otro equipamiento: para conexiones eléctricas.
180
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Estos sistemas se dividen en dos categorías principales:
1. Conectados a la red: sistemas interconectados con la red eléctrica.
La principal ventaja de esta disposición (configuración A) es que el rendimiento del conjunto FV es alimentado a la red
(bajo compensación económica) cuando las cargas no la necesitan; por el contrario, cuando el hogar necesita energía
que no puede ser suministrada por la FV (por ejemplo, por la noche), es importada de la red al coste habitual de la
electricidad.
La configuración B de la siguiente figura muestra una configuración híbrida. En este caso, el exceso de energía FV es
almacenado principalmente en el banco de baterías para un uso nocturno y, solo si el banco de baterías está lleno, el
sistema explota la conexión con la red principal para su venta.
2. Aislados de la red principal: sistemas autónomos que pueden clasificarse en dos categorías principales:
i) Sistemas fotovoltaicos autónomos (SFA): sistemas cuya finalidad es satisfacer las necesidades de un cliente
individual, ya sea una persona, un hogar o una actividad comercial. Según el tamaño, se distingue entre:
- Sistemas solares pico (que incluyen lámparas solares FV): estos se definen como sistemas solares pequeños,
normalmente portátiles, con una potencia de rendimiento de 1-10 W, usados principalmente para alumbrado y, por
ello, capaces de reemplazar fuentes como lámparas de keroseno y velas. Los dispositivos son alimentados por un
pequeño panel solar y usan una batería, que puede integrarse en el mismo dispositivo.
181
-
Sistemas solares domésticos (SSD): estos consisten en un módulo FV, un regulador de carga, una batería de
ciclo profundo (normalmente una de plomo-ácido), y opcionalmente un convertidor. Generalmente estos
sistemas cubren una potencia de rendimiento de hasta varios cientos de vatios. La configuración A sin
convertidor hace que los sistemas solares domésticos sean muy eficientes energéticamente. En este caso, el
controlador de carga es el núcleo de los sistemas domésticos, puesto que asegura una carga y descarga
óptimas, y evita daños. Sin embargo, cuando las cargas CC no están disponibles, es necesario disponer de un
convertidor, como en la configuración B.
-
Sistemas comunitarios: estos son sistemas autónomos FV más grandes que proporcionan energía a servicios
comunitarios como centros de salud, escuelas y fábricas. En este caso, generalmente es necesario un
convertidor. Con un rango típico entre varios cientos y varios miles de vatios de potencia de rendimiento, los
sistemas comunitarios funcionan normalmente con un voltaje CC más alto.
ii) Microrredes FV: son sistemas centralizados que pueden satisfacer, mediante una red de distribución común, las
necesidades de un gran número de hogares y servicios comunitarios. En este caso, los conjuntos de paneles solares se
ensamblan en el rango de varios cientos de kW, y una red de distribución proporciona la electricidad a las cargas
conectadas.
La complejidad del sistema es mayor. Estos son los elementos del sistema más importantes:
 Matriz FV.
 Bancos de baterías para almacenamiento de electricidad.
182
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
 Unidad de acondicionamiento de energía (UAE) que consiste en cajas de empalmes, controladores de carga,
convertidores, tableros de distribución y el alambrado/cableado necesarios.
 Una red de distribución de energía eléctrica está formada por conductores, aislantes y cableado.
Las microrredes FV ofrecen la posibilidad de electrificar las áreas rurales o periurbanas con una solución
centralizada con ventajas en fiabilidad y costes totales. Además, con las precauciones apropiadas, las
microrredes FV pueden diseñarse en vistas a una posible futura integración en la red principal como bloques
en caso de futura expansión del sistema.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Los propios usuarios pueden construir y reparar las lámparas solares FV. Fabricar una lámpara solar FV cuesta unos 2
dólares y solamente se necesitan los siguientes componentes: un LED, un cable eléctrico, una batería de teléfono
móvil, un interruptor, un módulo FV (de potencia nominal inferior a 5 W) y un recipiente transparente (por ejemplo,
botellas transparentes usadas). Todos los materiales son fáciles de encontrar excepto la célula solar, cuyo coste se
amortiza pronto gracias al ahorro en keroseno.
183
Funcionamiento y mantenimiento
Es necesario seguir varios pasos prácticos en las fases de instalación y funcionamiento de un sistema FV:
1. Orientación: para maximizar la recolección de luz diaria y estacional, los módulos FV deben estar orientados
geográficamente.
Hora del día más
favorable en cuanto a
aislamiento
Todo el día
Mañana
Tarde
Orientación
recomendada en el
hemisferio norte
Sur
Suroeste
Sureste
Orientación
recomendada entre los
trópicos
- (llano)
- (llano)
- (llano)
Orientación
recomendada en el
hemisferio sur
Norte
Nordeste
Noroeste
2. Ángulo de inclinación: el ángulo entre la superficie del panel y la horizontal es la clave para un rendimiento de
energía óptimo; el rendimiento de las células aumenta cuando se sitúan en posición perpendicular al sol.
Período del año de
mayor uso del sistema
Todo el año
Principalmente invierno
Principalmente verano
Principalmente otoño o
primavera
Ángulo de inclinación
recomendado en el
hemisferio norte
Latitud
Latitud + 15°
Latitud – 15°
Ángulo de inclinación
recomendado entre los
trópicos
Llano
Llano
Llano
Ángulo de inclinación
recomendado en el
hemisferio sur
Latitud
Latitud + 15°
Latitud – 15°
Latitud
Llano
Latitud
3. Sistemas de rastreo: sistemas que mueven los paneles mecánicamente para que tengan la mejor inclinación y
orientación durante el día.
184
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
4. Sombra y polvo: es necesario tomar ciertas precauciones, como evitar la sombra de las obstrucciones circundantes
y limpiar los paneles con frecuencia para eliminar polvo o suciedad acumulados; si no se hace, se reduce el área de
superficie y, por lo tanto, la potencia se ve afectada negativamente.
5. Conexión de los módulos fotovoltaicos: en muchas aplicaciones, la potencia disponible de un módulo es inadecuada
para la carga. Se pueden conectar módulos individuales en serie, en paralelo o de ambas formas para aumentar el
rendimiento del voltaje o de la corriente y, por consiguiente, la potencia de salida, formando lo que se llama una
matriz fotovoltaica. Cuando se conectan los módulos en paralelo, la corriente aumenta. Por ejemplo, tres módulos
que producen 15 V y 3 A cada uno, conectados en paralelo producirán 15 V y 9 A. Si los mismos tres módulos se
conectan en serie, el voltaje de salida será de 45 V y la corriente será de 3 A.
6. Conexión de las baterías: las baterías, al igual que los módulos fotovoltaicos, se pueden conectar en serie para
aumentar el voltaje. Pueden conectarse en paralelo para aumentar la capacidad de amperios/hora del banco de
baterías. Los grupos de baterías interconectados se llaman normalmente bancos de baterías.
7. Selección del controlador de carga: se debe evitar usar un módulo con un voltaje máximo que sea demasiado alto
por encima del voltaje del sistema (establecido por las baterías), tanto como usar uno con un voltaje máximo que sea
demasiado bajo. La finalidad de los controladores de carga es impedir los procesos de sobrecarga y sobredescarga. En
concreto, los dos productos que compiten en el mercado se diferencian entre ellos por su distinta capacidad de
explotar la energía del generador FV para cargar las baterías:
 Los controladores de carga PWM representan la tecnología más barata. La atención se centra en el voltaje
necesario para cargar la batería. Si el voltaje del generador FV resultante de un aislamiento concreto es mayor que
el voltaje requerido por la batería, la modulación de amplitud de pulso empieza a funcionar asegurándose de que
el voltaje resultante por toda la batería es realmente el requerido. La desventaja es que el regulador rechaza la
energía del FV en la misma proporción que las diferencias entre el voltaje del generador FV y el voltaje requerido
por la batería.
 Los controladores de carga MPPT centran la atención en la energía total desde el generador fotovoltaico, con la
finalidad de permitir al generador fotovoltaico trabajar en el punto de máxima potencia. Así, si se da un caso como
el presentado anteriormente en un sistema con un controlador de cambio MPPT instalado, el controlador procede
a reducir el voltaje a aquel requerido de la batería, pero al mismo tiempo aumenta la corriente para mantener la
potencia total máxima del generador. El punto negativo en este caso es claramente el coste mayor, así que no
tiene sentido usar esta tecnología en sistemas solares pequeños.
La tabla siguiente proporciona información útil para la instalación de sistemas aislados de la red principal. En concreto,
indica la tecnología de controlador de carga más indicada para la cantidad de células del módulo y el voltaje de la
batería a cargar.
185
N° de células del
módulo
30 células
36 células
48 células
54 células
60 células
72 células
120 células
144 células
VOC (módulo)
VMPP (módulo)
V (batería)
Controlador
18 V
21 V
30 V
33 V
36 V
42 V
72 V
84 V
12 V
12 V
18 V
18 V
24 V
24 V
48 V
48 V
12 V
12 V
12-24 V
12-24 V
24 V
12-24 V
48 V
48 V
PWM
MPPT
MPPT
MPPT
PWM
MPPT
PWM
MPPT
8. Conexiones de cables: los sistemas FV pueden sufrir una caída sustancial de voltaje entre la fuente de energía y la
carga. Por poner un ejemplo extremo, el voltaje disponible en el matriz fotovoltaico puede ser de 16 voltios. Tras
viajar a lo largo de cientos de pies de cable mal dimensionados, podría ser tan bajo como 11 voltios, incapaz de
recargar una batería de almacenamiento de 12 voltios. Los cables deben tener la menor longitud posible y ser lo
suficientemente anchos como para minimizar una caída de voltaje.
9. Toma de tierra: debido a la polaridad de la electricidad CC, se deben seguir procedimientos de toma de tierra
correctos. Especialmente para sistemas de ciertos tamaños, todas las cajas de conexiones, recintos de componentes
eléctricos, conductos y conectores metálicos y marcos de módulos fotovoltaicos deben estar conectados a un sistema
de toma de tierra. La conexión a la tierra se hace a través de un electrodo de toma de tierra (una varilla) clavada en el
suelo.
Características morfológicas y tamaño
Teniendo en cuenta que los módulos FV tienen un peso específico de 100 kg/kW y las baterías, un peso de 40 k/kWh,
podemos decir que un sistema FV tiene un peso importante. Es recomendable tener en cuenta este aspecto en las
fases de transporte e instalación.
Con relación al tamaño de la matriz FV, los agentes locales pueden calcular fácilmente el área necesaria de paneles FV,
en m2, para una demanda de electricidad diaria asignada según la tabla siguiente y en base a las siguientes
suposiciones:
 Módulos FV de 180 W con especificaciones, tal como se exhiben en la primera sección.
 Eficiencia global del sistema de alrededor de 75 %.
 Radiación solar diaria; es necesario consultarla en el mapa siguiente.
0,5
3,1
1,9
1,3
1,0
0,9
1
6,2
3,7
2,7
2,1
1,7
3
18,7
11,2
8,0
6,2
5,1
5
31,2
18,7
13,4
10,4
8,5
10
62,5
37,5
26,8
20,8
17,0
20
124,9
74,9
53,5
41,6
34,1
50
312,3
187,4
133,8
104,1
85,2
6,0 – 6,9
0,7
1,4
4,3
7,2
14,4
28,8
72,1
Radiación
[kWh/m2 al día]
Área de matriz FV
necesaria
[m2]
1,0 – 1,9
2,0 – 2,9
3,0 – 3,9
4,0 – 4,9
5,0 – 5,9
Demanda de electricidad diaria a abastecer [kVh]
186
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Advertencias
Los sistemas FV pueden tener dos fuentes de energía, no solo uno. Tanto los bancos de baterías como de módulos
pueden suministrar corriente abundante. El tamaño del sistema es pequeño (la energía abastece voltajes por debajo
de 50 voltios), pero lo pueden instalar agentes locales sin riesgos particulares. Sin embargo, cuando se conectan
múltiples módulos o baterías para satisfacer la creciente demanda de energía, aumenta el peligro. En este caso, es
aconsejable acudir a un experto, que puede gestionar el sistema tomando las precauciones necesarias.
Características técnicas y económicas
Tal y como se ha mencionado anteriormente, el elemento básico de un módulo FV son las células solares, que
convierten la energía de la luz solar directamente en corriente continua (CC). Existen varios tipos de materiales de
células solares y cada material ofrece diferentes eficiencias y tiene diferentes costes; se pueden definir dos grandes
familias:
1. Células de silicona cristalina: las células solares de silicona han sido la pieza maestra de la industria FV durante
muchos años y en la actualidad suponen más del 80 % de la producción solar.
2. Películas finas: la célula solar de película fina (CSPF) es una célula solar hecha con materiales de película fina de
algunos micrómetros (milésimas de milímetros) o menos de grosor. Las células de película fina cuestan menos que las
células cristalinas y se pueden colocar sobre una variedad de substratos.
Área
necesaria
específica
[m2/kW]
Coste
específico
[$/W]
Tipo de módulo
Acrónimo
Familia
Eficiencia
[%]
Silicio
monocristalino
c-Si
Cristalina
15–19
7
1-1,4
Silicio policristalino
mc-Si
Cristalina
13–15
8
0,85-1,2
Silicio amorfo
a-Si
5–8
15
0,8
Telururo de cadmio
CdTe
7-11
11
0,9
Seleniuro de cobreindio-galio
CIS o CIGS
8–11
10
0,9
Película
fina
Película
fina
Película
fina
Aspecto de
la célula
Negro
hexagonal
Azul
rectangular
Negro-azul
uniforme
Azul
uniforme
-
187
Muestra de aplicación
En Uganda, Village Energy Uganda Ltd. trabaja para
proporcionar soluciones basadas en la energía solar a
hogares, pequeñas empresas y comunidades aisladas de la
red. La principal fortaleza de Village Energy Uganda es que
empleados ugandeses ensamblan sus productos.
En concreto, Musana 100 es un sistema que se puede usar
directamente después de enchufarlo: consiste en un panel FV
de 10 W y una caja verde que contiene una batería de 7 Ah
de plomo-ácido y un controlador de carga integrado. El
sistema permite utilizar tres luces LED durante seis horas y
viene con un juego de pines múltiples para cargar un
teléfono. Musana 100 es flexible, porque los cables que
incluye permiten al usuario cambiar las luces de un sitio a
otro en función de sus necesidades. Se puede encontrar más información sobre sobre Village Energy Uganda en la
página http://www.villageenergyuganda.com/.
188
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Generadores eólicos
Descripción de la tecnología
La energía eólica se ha convertido en una de las fuentes de energía primarias más importantes de la última década.
Hoy en día, no sólo se adoptan aplicaciones a gran escala, idóneas para la conexión a grandes sistemas energéticos,
sino que también se puede explotar la energía eólica a un nivel disperso para suministrar electricidad a usuarios
individuales o pequeñas microrredes o minirredes, que pueden conectarse eventualmente a sistemas de distribución
locales. Las turbinas microeólicas van típicamente de 100 W a 300 W; en el caso de las turbinas minieólicas, están
disponibles hasta 20 kW de potencia nominal. Por supuesto, existen máquinas más potentes, pero no son adecuadas
para aplicaciones en campamentos de refugiados.
En general, las turbinas de viento pueden dividirse en dos tipos en función de la forma de rotación:
Eje vertical
 Turbinas Savonius: son turbinas lentas y eficientes con velocidades de viento bajas, caracterizadas por palas no
controlables de baja potencia y baja eficiencia, y no necesitan ser orientadas.

Turbinas Darrieus: este tipo de turbina eólica ofrece una eficiencia mayor que la turbina Savonius, pero
menor que las turbinas de dos y tres palas de eje horizontal. Son eficientes en menores velocidades del
viento y, si el viento tiene un componente vertical; sus palas no son controlables; no necesitan ser orientadas
y necesitan un dispositivo de arranque.
189
Turbinas de eje horizontal
Estas son las turbinas de viento más populares y con mayor eficiencia. Además, pueden producir una gran potencia
debido a la gran superficie que puede interceptar el flujo de viento. Giran muy lentamente, para limitar el estrés
mecánico debido a la velocidad de la punta, y tienen que estar orientadas según la velocidad de la dirección del viento
para optimizar la producción de energía.
La siguiente tabla ofrece una visión general de los valores de eficiencia de los diferentes tipos de turbinas:
En función de su potencia nominal, una microturbina o miniturbina eólica es una turbina eólica usada para generación
pequeña o muy pequeña (http://en.wikipedia.org/wiki/Microgeneration), al contrario que las grandes turbinas eólicas
comerciales, como las que se encuentran en parques eólicos, con un mayor rendimiento energético individual.
Las microturbinas pueden ir desde los 50 W, capaces de abasteces cargas muy pequeñas, como cargadores, pequeños
sistemas de iluminación, minineveras, etc., hasta los 400 W, capaces de proporcionar electricidad a aparatos eléctricos
más grandes e incluso a pequeños hogares. Normalmente estos tipos de dispositivos no están conectados a más de un
aparato al mismo tiempo. Pueden producir energía con velocidades del viento desde 1,5 m/s a 25 m/s, y pueden
sobrevivir velocidades del viento de hasta 70 m/s. La velocidad nominal del viento va de 10 m/s a 12,6 m/s. La energía
se produce a bajo voltaje CC (12 a 48 V).
190
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Si la carga a abastecer es mayor, es necesario adoptar miniturbinas, que van de 500 W a 10-20 kW: estas máquinas
pueden abastecer cargas más pesadas y se pueden usar para abastecer cargas más complejas, como un grupo de
hogares, pequeños talleres, etc., según su tamaño. Estas máquinas están conectadas a cargas por medio de una
microrred (cables de distribución) y necesitan controles adecuados para gestionar la producción y distribución de
energía. El rango de velocidad aceptable del viento es aproximadamente el mismo que para las microturbinas,
mientras que la velocidad nominal del viento es un poco mayor (unos 14 m/s hasta 20 m/s). Para máquinas pequeñas,
la energía puede conectarse a baterías conectadas a bajo voltaje CC (48 V a 120 V); en el caso de máquinas más
grandes, la conexión es típicamente a microrredes CA.
Suministro eléctrico
En función del tamaño, los generadores para turbinas eólicas pequeñas son normalmente generadores trifásicos CA
(http://en.wikipedia.org/wiki/Alternating_current); pueden ser generadores síncronos, de inducción o de imán
permanentes. En el sector de miniturbinas y microturbinas, hay opciones de caudal CC
(http://en.wikipedia.org/wiki/Direct_current) para carga de baterías y convertidores de energía para transformar la
energía de vuelta a CA a una frecuencia constante para conexión a redes CA. Algunas turbinas eólicas de tamaño
pequeño hacen uso de generadores monofásicos. La generación suele ser a bajo voltaje.
Para turbinas de poca energía, el frenado eléctrico regula la velocidad descargando el exceso de energía para que la
turbina pueda seguir produciendo energía incluso con vientos muy fuertes. En este caso, la resistencia de frenado se
puede instalar dentro de edificios para proporcionar calor (durante vientos fuertes, cuando el edificio pierde más
calor, mientras la resistencia de frenado también produce más calor).
Requisitos de utilización
La energía eólica se ha explotado durante 100 años aproximadamente, pero solo en las últimas décadas ha sido
económicamente sostenible a gran escala. En los emplazamientos alejados de los sistemas de energía masivos y en
aplicaciones autónomas, la energía eólica es más favorable desde el punto de vista económico. En la actualidad, las
aplicaciones para aplicaciones conectadas a la red están completamente separadas de las aplicaciones de aplicaciones
autónomas, que requieren soluciones muy diferentes desde el punto de vista técnico. La energía eólica es hoy en día
una de las fuentes de energía primaria más populares para abastecer áreas remotas que no están conectadas a la red
principal.
Para poder producir suficiente energía, el lugar de emplazamiento tiene que recibir una cantidad de viento suficiente.
De hecho, las turbinas eólicas son capaces de convertir energía eólica en electricidad solamente cuando la velocidad
del viento está por encima de un cierto umbral, y por debajo de algunos valores críticos. Dependiendo de la tecnología
adoptada para la conversión, estos valores son típicamente de 3 m/s a 25 m/s. Fuera de este rango, no es posible ni
conveniente instalar turbinas de viento. Por lo tanto, el primer requisito es llevar a cabo un sondeo del lugar de
emplazamiento para saber si es apropiado para aplicaciones eólicas. En este documento, se hace énfasis en las
aplicaciones autónomas para generadores microeólicos y minieólicos.
Los fundamentos de la energía eólica se basan en la tecnología de los aviones y los principios de extraer energía del
viento son los mismos que los que permiten volar a los aviones. La fórmula más importante para comprender la
energía eólica es la expresión de potencia P, que se puede extraer del viento:
P
1
cP  Sv3
2
Donde:




 es la densidad del aire.
S es el área de barrido del rotor.
v es la velocidad del viento.
cP es un coeficiente que tiene en cuenta la eficiencia de la conversión de energía.
Se deben hacer dos comentarios importantes acerca de esta fórmula:
1. La potencia depende de la velocidad cúbica del viento: esto significa que si la velocidad del viento es reducida a la
mitad, la potencia pertinente decrece en un factor de 8. En otras palabras, sólo merece la pena instalar turbinas en
lugares con viento.
2. El coeficiente cp depende tanto de la velocidad del viento, que es variable en el tiempo, como de la velocidad de
rotación de las palas. Tiene un valor teórico máximo de 60 %, pero en la práctica puede ser como mucho del 45 %. Es
importante comprender que la eficiencia de conversión puede mantenerse en valores elevados solo variando la
velocidad de rotación de la turbina eólica (control de la velocidad) y/o cambiando el aerodinamismo de las palas
(control de la inclinación). Esto complica mucho el control de las turbinas eólicas, que son mucho más complejas que
otras tecnologías de generación (hidráulica o térmica, por ejemplo), que típicamente requieren una velocidad
constante de las turbinas.
191
Para seleccionar el lugar de emplazamiento, se tiene que llevar a cabo un análisis detallado de la energía que podría
producirse, empezando por mediciones sobre el terreno de la distribución de la velocidad del viento en uno o más
años (la mejor opción es emplear un buen anemómetro). La energía instantánea y la energía anual que se podría
producir pueden calcularse a partir de mediciones, observando la curva de energía de las turbinas eólicas y, una vez
obtenidos estos resultados, se elige la turbina eólica más idónea.
La mejor ubicación para las turbinas eólicas es alejada de grandes obstáculos a barlovento. Las pruebas
experimentales indican que efectos desfavorables asociados con obstáculos cercanos pueden extender la altura del
obstáculo a sotavento hasta 80 veces. Esta es la razón por la cual las turbinas se montan a menudo sobre una torre.
Por regla general, las turbinas deben estar al menos nueve metros por encima de cualquier cosa en un radio de 150 m.
En cualquier caso, cuanto más alta sea la altura mejor, pero por supuesto también más caro.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Además de proporcionar energía, los países en vías de desarrollo pueden fabricar y ejecutar la tecnología.
Funcionamiento y mantenimiento
Una vez puestas en servicio, las turbinas eólicas no tienen apenas costes de mantenimiento importantes. Las turbinas
eólicas modernas están diseñadas para funcionar 120000 horas en 20 años (los motores de los coches están diseñados
para funcionar de 4000 a 6000 horas).
Datos proporcionados por los fabricantes muestran que las viejas turbinas eólicas tienen un coste anual de
mantenimiento de 3 % de media respecto al coste de la turbina. En el caso de las máquinas modernas, los costes
estimados de mantenimiento están en un rango de 1,5 % a 2 % de la inversión original por año.
192
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
Características morfológicas y tamaño
Microturbinas: El diámetro del rotor es de 1 m a 2 m y el peso de la góndola es de entre de 10 a 16 kg. Se pueden
acoplar con baterías (1 a 3 bancos) para acumular energía cuando hay viento pero no carga. El controlador de carga
controla los parámetros de estatus. Este tipo de microturbina puede montarse en mástiles de 5 a 12 m de alto,
capaces de adaptarse a cualquier condición local.
Miniturbinas: El rotor de estas máquinas varía de 5 m a 10 m y el peso está entre 200 kg y 850 kg. La altura de la torre
puede alcanzar hasta 20 m.
Se pueden instalar pequeñas turbinas eólicas en los tejados. Algunos factores que hay que tener en cuenta para la
instalación son la firmeza del tejado, la vibración y la turbulencia causada por el saliente del tejado.
Advertencias
Las turbinas eólicas se caracterizan por una velocidad del viento mínima (velocidad de conexión) para producir
electricidad, y una velocidad máxima del viento (velocidad de desconexión), por encima de la cual la turbina no puede
funcionar con seguridad. Por lo tanto, es necesario valorar a priori la viabilidad y la eficiencia económica del lugar de
emplazamiento: los emplazamientos eólicos con vientos demasiado débiles (por debajo de 5 m/s) o vientos
demasiado turbulentos no son adecuados para la producción de energía eólica. Se considera que un emplazamiento
eólico tiene una buena velocidad del viento si la velocidad eólica media es igual a 6,9 m/s y a una altura de 50 m sobre
el nivel del suelo. Los emplazamientos con velocidades eólicas medias y bajas tienen una velocidad del viento media
de alrededor de 6,3 y 5,4 m/s respectivamente.
También se ha demostrado que las turbinas eólicas pueden influir en las rutas migratorias de las aves, mientras que
no suele pasar lo mismo con el ganado. Por otra parte, los usos de la tierra, como la agricultura, son por lo general
compatibles con las turbinas eólicas.
Características técnicas y económicas
Actualmente el coste promedio de las microturbinas por kW de capacidad de potencia eólica instalada es de unos
1500/kW dólares.
Un sistema de 25 kW es capaz de proporcionar electricidad a un gran número de usuarios y el tamaño es ideal para
comunidades pequeñas.
193
Sistemas de almacenamiento de electricidad
Descripción de la tecnología
Los sistemas de almacenamiento que pueden recoger y liberar energía en forma de electricidad tienen el valor más
universal, ya que se puede convertir de forma eficiente la electricidad en energía mecánica o química; otros procesos
de conversión de energía son menos eficientes. La electricidad también es el resultado de tres de las tecnologías
energéticas renovables más prometedoras: las turbinas eólicas, la termodinámica solar y la fotovoltaica. Almacenar
esta electricidad en un medio que acepta electricidad de forma natural es la opción más inteligente para evitar
penalizaciones de conversión. Las tecnologías de almacenamiento de electricidad se pueden agrupar en tres
categorías:
Categorías
Eléctrica directa
Tecnologías
 Supercondensadoras
 Almacenamiento de
superconductora

Electroquímica
Mecánica






energía
magnética
Baterías (plomo-ácido; NaS; Ion de litio; NiCad)
Baterías de flujo
Baterías aire-metal
Hidrógeno electrolítico
Agua por bombeo
Aire comprimido
Por volante de inercia
Toda tecnología de almacenamiento de energía, independientemente de su categoría, puede caracterizarse por un
pequeño número de parámetros:
 Capacidad: la cantidad de energía eléctrica almacenada se mide en vatios-hora (Wh) o kilovatios hora (kWh). (La
capacidad de la batería puede medirse en amperios-hora (Ah), dividiendo la capacidad en Wh por el voltaje
nominal de la batería).
 Tiempo de autodescarga es el tiempo necesario para que un dispositivo de almacenamiento completamente
cargado, no interconectado, alcance un cierto estado de carga (SOC) o de profundidad de descarga (DOD). SOC y
DOD son complementarios el uno con el otro y son descritos típicamente como un porcentaje de la capacidad de
almacenamiento útil del dispositivo; así, por ejemplo, 90 % SOC significa que queda el 90 % de la capacidad de
almacenamiento y 90 % DOD significa que queda el 10 % de la capacidad. Los tiempos de descarga aceptables
varían considerablemente, desde unos cuantos minutos en algunas aplicaciones de calidad de potencia a unos
años en dispositivos diseñados para perfilar la producción de energía anual.
 Tamaño de la unidad describe la escala intrínseca de la tecnología. Si el tamaño de la unidad es pequeño
comparado con la capacidad total requerida de un proyecto, la complejidad y la escasez de suministro pueden
aumentar el coste comparado con tecnologías con una unidad más grande.
 Eficiencia es la proporción de producción de energía del dispositivo respecto a la entrada de energía. Al medir la
eficiencia, es necesario tener muy en cuenta los límites del sistema. Se debe prestar particular atención a la forma
de energía requerida en las interconexiones de entrada y de salida, e incluir el sistema completo necesario para
acoplarse a esas interconexiones.
 Vida útil es el número de ciclos consecutivos de carga-descarga que puede realizar una instalación de
almacenamiento. Las especificaciones de la vida útil se hacen tomando como referencia un DOD elegido en
función de la aplicación del dispositivo de almacenamiento. Para la mayoría de tecnologías de almacenamiento, la
vida útil es sustancialmente mayor para descargas superficiales que para descargas profundas.
 Densidad energética son las unidades de energía por masa. Cuanto mayor es la densidad energética, más ligero es
el dispositivo. Para aplicaciones como la generación distribuida, la densidad energética es relativamente poco
importante, excepto si influye en los costes de construcción.
 Densidad de potencia son las unidades de potencia por masa. Expresa la capacidad del sistema de
almacenamiento de hacerse cargo de cualquier cambio repentino en los requerimientos de carga.
Tal y como se representa en la figura siguiente, las tecnologías de almacenamiento eléctrico pueden clasificarse según
el tamaño nominal de la aplicación y su duración de almacenamiento (carga y descarga). Por ejemplo, las baterías de
194
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
plomo-ácido muestran una potencia nominal de 0,001-10 MW y una duración de almacenamiento de segundos
(automóvil) a horas (servicios públicos).
Tecnologías eléctricas directas
 Supercondensadores: un capacitador almacena energía en el campo eléctrico entre dos conductores con cargas
opuestas. Generalmente se enrollan o apilan unas placas conductoras finas en una configuración compacta con un
dieléctrico entre ellos. El dieléctrico impide el arco entre las palas y permite que las estas mantengan más carga,
aumentando el almacenamiento de energía máximo. La habilidad de los supercondensadores para ecualizar de
manera efectiva variaciones de voltaje con descargas rápidas los hace útiles para la gestión de calidad de potencia.
Los supercondensadores también pueden funcionar en tándem con baterías para aliviar las necesidades de las
horas de máxima utilización de la energía, para lo cual las baterías no son idóneas. Esto podría ayudar a prolongar
su vida global y reducir el coste de vida de las baterías. Esta tecnología de almacenamiento también tiene la
ventaja de tener un ciclo de vida muy alto de más de 500000 ciclos y una vida útil de 10 a 12 años. Las limitaciones
están en la inhabilidad de los supercondenadores para mantener el voltaje de la carga durante un tiempo
significativo, perdiendo hasta un 10 % de su carga cada día.
 Almacenamiento de energía magnética superconductora: un sistema SMES es idóneo para almacenar y descargar
energía a mucha potencia. Almacena energía en el campo magnético creado por corriente directa en una bobina
de material superconductor enfriado criogénicamente. El SMES recarga rápidamente y puede repetir la secuencia
de carga-descarga miles de veces sin ninguna degradación del imán. Puesto que no se produce ninguna conversión
de energía a otras formas (p.ej., mecánica o química), la energía se almacena directamente y la eficiencia de ida y
retorno puede ser muy alta (de 97 % a 98 %).
Tecnologías electroquímicas
 Baterías: permiten convertir la energía eléctrica en energía química, almacenarla y convertirla de nuevo en energía
eléctrica. Las baterías se componen de tres partes básicas: un electrodo negativo, un electrodo positivo y un
electrolito. El electrodo negativo cede electrones a una carga externa y el electrodo positivo acepta los electrones
de la carga. El electrolito proporciona el camino para que la carga se transfiera entre los dos electrodos. Las
diversas posibles reacciones químicas identifican dos tipos diferentes de baterías:
o Plomo-ácido: plomo-ácido es una de las tecnologías de baterías más antiguas y consolidadas. En su forma básica, la
batería de plomo-ácido consiste en un electrodo negativo de plomo (Pb), un electrodo positivo de dióxido de
plomo (PbO2) y un separador para aislarlos eléctricamente. El electrolito es ácido sulfúrico diluido (H2SO4), que
proporciona los iones de azufre para las reacciones de descarga. Existen tres tipos principales de baterías de
plomo-ácido:
- La batería líquida tiene un electrolito líquido que debe ser remplazado ocasionalmente para reponer el hidrógeno
y el oxígeno que escapan durante el ciclo de carga.
- La batería de gel sellada tiene un componente de sílice añadido al electrolito para congelarlo.
- El diseño AGM usa un separador de tipo fibra de vidrio para mantener el electrolito en proximidad cercana a los
electrodos, aumentando así su eficiencia.
La batería de plomo- ácido es una opción de almacenamiento popular y resulta económica para aplicaciones de
195
calidad de potencia. Sin embargo, una instalación típica sobrevive un máximo de 1500 ciclos de profundidad con una
densidad energética de solamente 30 Wh/kg.
o NaS: Una batería de sodio-azufre consiste en un electrodo positivo de azufre líquido (fundido) y un electrodo
negativo de sodio líquido (fundido), separados por un electrolito de cerámica beta-alúmina. La batería opera a
unos 300 °C. Las baterías de NaS tienen una densidad energética alta, de unos 240 Wh/kg. La eficiencia de la
química de esta batería puede alcanzar el 90 % y es idónea para aplicaciones de almacenamiento masivo, ya que
permite simultáneamente operaciones efectivas de facilitación de potencia.
o Ion de litio: Las baterías de ion de litio se usan principalmente en el mercado de la electrónica portátil, pero se
prevé que se puedan usar en muchas otras aplicaciones en el futuro. El cátodo en estas baterías es un óxido
metálico litiado y el ánodo esta hecho de carbono de grafito con una estructura en capas. El electrolito consiste en
litio disuelto en carbonatos orgánicos. Las baterías de ion de litio tienen una densidad energética alta de unos 200
Wh/kg y logra eficiencias en el rango de 90 % o superior. Su alta eficiencia y densidad energética hacen de las
baterías de ion de litio unas candidatas excelentes para el almacenamiento en aplicaciones como la generación
distribuida. Su limitación es el coste específico, que está muy por encima del de su competidora directa, las
baterías de plomo-ácido.
o Ni-Cad: Las baterías de níquel-cadmio no son comunes para aplicaciones estacionarias. Tienen una densidad
energética de unos 50 Wh/kg y una eficiencia del 75 % aproximadamente. Sin embargo, su resistencia al frío y su
coste relativamente bajo pueden resultar decisivos para elegir la química de Ni-Cad. Cabe señalar que el cadmio es
un metal pesado tóxico y esto puede ser una limitación, ya que suscita preocupaciones por sus posibles daños en
el medio ambiente.
 Baterías de flujo: estas baterías almacenan y liberan energía eléctrica por medio de reacciones electroquímicas
reversibles en dos electrolitos líquidos. Los electrolitos fluyen dentro y fuera de la célula a través de tubos
separados y son sometidos a una reacción química dentro de la célula, con intercambio de ion o protón a través de
la membrana e intercambio de electrones a través del circuito eléctrico externo. Hay algunas ventajas en el uso de
una batería de flujo en comparación con una batería convencional. La capacidad del sistema es escalable al
aumentar simplemente la cantidad de la solución, y esto conduce a costes de instalación más económicos a
medida que el sistema se hace más grande. La batería puede desecharse completamente sin efectos adversos y
tiene una pérdida muy pequeña de electrolitos a lo largo del tiempo. Finalmente, a pesar de su pobre densidad
energética, se pueden adaptar para uso en generación distribuida.
 Baterías de aire-metal: los ánodos de estas baterías son metales comúnmente disponibles con alta densidad
energética, como el aluminio o el zinc, que liberan electrones cuando se oxidan. Los cátodos o electrones de aire
están hechos a menudo de una estructura porosa de carbono o una malla de metal cubierta con catalizador
adecuado. Los electrolitos son a menudo un buen hidróxido conductor de iones (OH-) como hidróxido de potasio
(KOH). El electrolito puede ser líquido. Son respetuosas con el medio ambiente y pueden ofrecer una opción de
almacenamiento rentable en el futuro; sin embargo, el mayor desafío de las baterías de aire-metal es que tienen
una eficiencia baja (menos del 50 %).
 Hidrógeno electrolítico: el hidrógeno gaseoso diatómico se puede fabricar con el proceso de la electrolisis; una
corriente eléctrica aplicada al agua la separa en los componentes O2 y H2. El oxígeno no tiene valor energético
inherente, pero el HHV del hidrógeno resultante puede contener hasta un 90 % de la energía eléctrica aplicada,
dependiendo de la tecnología. Este hidrógeno puede entonces ser almacenado y luego combustionado para
producir energía. El hidrógeno gaseoso es de baja densidad y debe ser comprimido para proporcionar
almacenamiento útil usando parte de la energía almacenada (12 % del HHV del hidrógeno). Por otra parte, el
hidrógeno puede almacenarse en forma líquida, un proceso que cuesta alrededor del 40 % de HHV.
Tecnologías mecánicas
 Hidroeléctrica bombeada: esta tecnología es la más antigua y grande de todas las tecnologías de almacenamiento
de energía disponibles comercialmente, con instalaciones existentes de hasta 1000 MW de tamaño. La
hidroeléctrica bombeada convencional utiliza dos depósitos de agua separados verticalmente. Durante las horas
de menos demanda, las bombas eléctricas mueven agua del depósito más bajo al más alto. Cuando es necesario, el
flujo del agua se invierte para generar electricidad. Las plantas de almacenamiento por bombeo se caracterizan
por períodos de construcción largos y una gran inversión. Su limitación es que necesitan tener una capacidad muy
grande para ser rentables, pero también pueden usarse como almacenamiento para una cantidad de
emplazamientos de generación diferentes con eficiencias que van del 60 % al 80 %.
 Aire comprimido: un concepto de almacenamiento de energía relativamente nuevo es el almacenamiento de
energía de aire comprimido (CAES). Las instalaciones de CAES tienen que estar asociadas a una turbina de
combustión, así que realmente son una tecnología híbrida de almacenamiento/generación. Una instalación de
CAES realiza el trabajo del compresor por separado (con una eficiencia global de almacenamiento de alrededor del
75 %), y más tarde lo inyecta en una turbina de combustión simplificada. Los compresores CAES explotan la
electricidad durante horas de menos demanda para hacer funcionar el compresor y usan la turbina de expansión
196
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
para proporcionar electricidad en horas de máxima utilización cuando es necesaria. El aire comprimido es
almacenado en minas subterráneas apropiadas, unas cuevas creadas en el interior de rocas de sal o posiblemente
en acuíferos.
 Volante de inercia: La mayoría de los sistemas modernos de almacenamiento de energía por volante de inercia
consisten en un enorme cilindro giratorio soportado por un estátor con cojinetes en levitación por magnetismo
que eliminan el desgaste por fricción y alargan la vida del sistema. Para mantener la eficiencia, el sistema de
volante de inercia se maneja en un entorno de bajo vacío para reducir la fricción. El volante de inercia está
conectado a un motor/generador montado sobre el estator que, mediante algo de electrónica de potencia,
interactúa con la fuente de electricidad en ambas direcciones. Algunas de las características clave de los volantes
de inercia son la poca necesidad de mantenimiento, una vida de ciclos superior a los 10000 ciclos, una vida útil de
20 años, materiales inocuos para el medio ambiente y eficiencias energéticas de hasta el 90 %.
En la siguiente tabla, la tecnología de volante de inercia se compara con dos tecnologías electroquímicas: baterías de
plomo-ácido y de níquel-cadmio. A diferencia de una batería, la tecnología convencional de volante de inercia se
puede usar para aplicaciones de almacenamiento de alta densidad de potencia, mientras que las baterías solo son
adecuadas para aplicaciones de almacenamiento de alta energía. Sin embargo, la tecnología de volantes de inercia de
rotor compuesto augura densidades de mayor potencia comparables a los niveles que se alcanzan con baterías. En
términos de costes de inversión, la tecnología de volantes de inercia implica costes más elevados debido a que la
tecnología aún está en una etapa relativamente temprana en su ciclo de vida en comparación con las tecnologías de
baterías tradicionales, como son las baterías de níquel-ácido o níquel-cadmio.
Parámetro
Batería de plomo-ácido
Nickel-cadmio
Categoría de
almacenamiento
Vida (años en servicio)
Vida (ciclos profundos)
Índice de autodescarga
Tolerancia de sobrecarga
y descarga profunda
Densidad energética
[Wh/kg]
Densidad de potencia
[W/kg]
Precio [$/kWh]
Electroquímica
Electroquímica
Tecnología de volante
de inercia
Mecánica
3-12
<1500 ciclos
Muy bajo
Muy baja
15-20
<3000 ciclos
Muy bajo
Baja
>20
<107 ciclos
Muy alto
Alta
30
15-50
180
50-1000
5 (acero)
100 (mixta)
1000 (mixta)
50-100
400-2400
400-800
Requisitos en contexto de emergencia
En áreas de emergencia humanitaria como campamentos de refugiados, seleccionar la mejor tecnología en términos
de rendimiento y durabilidad no es la máxima prioridad; el coste y la disponibilidad in situ tienen un papel más
decisivo en la decisión final. Las baterías de plomo-ácido pueden ser la mejor opción, ya que se han desarrollado
durante años y, como consecuencia, tienen un coste más reducido y se han extendido en todo el mundo. Esto deja
pocas oportunidades a las otras tecnologías. En las siguientes secciones se analizan el rendimiento y otras
características de esta tecnología.
Funcionamiento y mantenimiento: aplicaciones de la tecnología de PLOMO-ÁCIDO
Si las baterías de plomo-ácido se integran en sistemas de energía, hay que seguir algunas directrices:
1. Conexión de las baterías: las baterías pueden conectarse en serie para aumentar el voltaje o en paralelo para
aumentar la capacidad de amperio-hora. Los grupos de baterías interconectadas se llaman normalmente bancos de
baterías.
2. Características de carga: el voltaje de las baterías cambia durante el ciclo de carga y descarga según las variaciones
en SOC. Esto debe tenerse en cuenta cuando el sistema de almacenamiento es necesario para fines de reserva, con un
voltaje predefinido a mantener.
197
Estado de
carga [%]
Voltaje por
célula [V]
100
75
50
25
0
2,12
2,10
2,08
2,03
1,95
Voltaje de
una batería
de 12V
12,70
12,60
12,45
12,20
11,70
3. Pérdida de agua: en una batería abierta, cada Ah de sobrecarga causa una pérdida de aproximadamente 0,3 ml de
agua de cada célula de batería debido a emisiones de gas. La electrónica (en un sistema pequeño el control de carga)
garantiza generalmente la protección de la batería, pero es necesario hacer una inspección visual periódica del nivel
de llenado de los electrolitos para garantizar la larga vida de la batería. Debido a problemas de salud y seguridad,
personal de servicio técnico formado debe llevar a cabo esta operación. Las baterías de plomo sin mantenimiento no
requieren este tipo de tarea de control.
4. Sulfatación: si se deja una batería de plomo-ácido en una condición de descarga profunda durante un período largo
de tiempo, se “sulfatará”. Parte del azufre del ácido se combinará con plomo de las placas y formará cristales de
sulfuro de plomo que no son fáciles de recargar. El uso de un tipo de batería inadecuado puede producir una avería
total de la batería. Por estas razones, es normal restringir la profundidad de descarga máxima de una batería de
plomo-ácido en aplicaciones de ciclo profundo a alrededor del 60 %.
5. Ventilación: la ventilación es necesaria por las dos razones que se indican a continuación.
 Seguridad: cuando se cargan, las baterías abiertas producirán gases de hidrógeno y oxígeno. El hidrógeno se
concentrará en lo alto del recinto de las baterías si no existe una ventilación adecuada. Si la concentración de
hidrógeno en el aire supera el 4 % hay riesgo de explosión.
 Finalidad de enfriamiento: para perder calor, especialmente el calor interno producido por la sobrecarga. Las
baterías selladas en entornos estrechamente cerrados se sobrecalentarán, y esto puede comportar consecuencias
desastrosas.
6. Control de la temperatura: las baterías pueden necesitar protección frente altas temperaturas o bajas
temperaturas, o ambas. A continuación, se enumeran las directrices clave para entornos de baterías en diferentes
climas:
 Para un clima muy caliente:
- Evitar la exposición del receptáculo de las baterías a la luz del sol directa y ponerlo a la sombra si es necesario.
- Usar receptáculos de colores claros, si es posible.
- Permitir que circule el aire, dejar suficiente espacio para aire y ventilación.
- No usar un receptáculo altamente aislante (retiene calor interno).
 Para un clima muy frío:
- Revertir las directrices anteriores, pero atención a las temperaturas en verano.
- Usar un receptáculo altamente aislante.
- Usar el menor espacio posible para aire alrededor de las baterías (pero no se debe restringir la ventilación necesaria).
Características morfológicas y tamaño: aplicaciones de la tecnología de PLOMO-ÁCIDO
El banco de baterías de plomo-ácido tiene un peso importante: un peso específico de 40 kg/kWh (0,48 kg/Ah a 12
voltios). Por lo tanto, es recomendable considerar este aspecto en las fases de transporte e instalación, puesto que
transportar la batería de forma imprudente puede causar lumbalgia u otras lesiones al operador.
Advertencias: aplicaciones de la tecnología de PLOMO-ÁCIDO
Al trabajar en un banco de baterías de plomo-ácido, o cerca de él, recuerde tres puntos muy importantes:
1. Incluso a voltajes muy bajos, un banco de baterías puede ser capaz de suministrar una corriente considerable. Así,
mientras el sistema sea de pequeño tamaño (voltaje del sistema por debajo de 50 voltios), puede ser instalado por
agentes locales sin riesgos particulares. Si es de tamaño grande, es aconsejable acudir a un experto que pueda
gestionar el sistema con las precauciones adecuadas.
2. Las baterías de plomo-ácido pueden dar pequeñas descargas que, aunque “inofensivas”, pueden causar lesiones.
3. Está estrictamente prohibido fumar, encender llamas abiertas o producir chispas cerca de las baterías, porque estas
pueden encender el gas de hidrógeno que desprenden las baterías de almacenamiento, y causar una explosión.
Características técnicas y económicas: aplicaciones de la tecnología de PLOMO-ÁCIDO
A continuación se indican los tipos de placas (electrodos) que pueden contener las baterías de plomo-ácido, y se
muestran en la figura inferior:

Placas planas pegadas. La forma más común de batería de plomo-ácido es la de placa plana o rejilla. Puede
198
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
fabricarse en masa y es la que se usa en las baterías de coche. El material activo se aplica a las rejillas pegándolo
y secándolo.

Placas tubulares. Este diseño tiene un ciclo de vida más largo, porque el material activo es retenido más
firmemente en tubos trenzados. Otro beneficio importante es una energía específica mayor y una mejor
capacidad para afrontar ciclos de carga y descarga profundas, que la convierten en la configuración correcta para
fines de servicios, como en la generación distribuida.
Un elemento está compuesto por un grupo de placas positivas y negativas, con separadores. Una célula de batería
está compuesta por un elemento en un recipiente sumergido en electrolitos. Independientemente del tamaño de las
placas, una célula solo suministrará 2 voltios nominales. Por lo tanto, una batería se compone típicamente de varias
células conectadas en serie, interna o externamente, para aumentar el voltaje que toda la batería puede suministrar.
Por ello, las baterías de 12 voltios tienen seis células.
El rendimiento de una batería de plomo-ácido se describe de dos maneras:
1. La capacidad de amperio-hora: es simplemente el número de amperios de corriente que puede proporcionar,
multiplicado por el número de horas que puede proporcionar esa corriente. Los diseñadores de sistemas usan
especificaciones de amperio-hora para determinar cuánto tiempo funcionará el sistema. Esta medida de “días de
autonomía” es una parte importante del procedimiento de diseño. En teoría, una batería de 200 amperios-hora
debería ser capaz de proporcionar 200 amperios durante una hora, 50 amperios durante cuatro horas, cuatro
amperios durante 50 horas o un amperio durante 200 horas. Esto no es así en la realidad, puesto que algunos factores
externos influyen en el comportamiento de la batería, tales como:
 Los índices de carga y descarga: si la batería se carga o descarga a un ritmo diferente del especificado, la capacidad
de amperios-hora disponible aumentará o disminuirá. Generalmente, si la batería se descarga a un ritmo más
lento, su capacidad será probablemente mayor. Índices más rápidos reducirán por lo general la capacidad
disponible. El índice de carga o descarga se define como la capacidad total dividida por algún número. Por ejemplo,
un índice de descarga de C/20 significa que la capacidad de la batería se refiere a una corriente de descarga igual a
1/20 de su capacidad total. En el caso de una batería de 200 amperios-hora comprobada a C/20, esto significaría
que durará 20 horas a un índice de descarga de 10 amperios.
 Temperatura: otro factor que influye en la capacidad de amperio-hora es la temperatura de la batería y su
entorno. Las baterías están clasificadas para un rendimiento a 27 °C. Las temperaturas más bajas reducen la
capacidad de amperios-hora considerablemente. Las temperaturas más altas dan como resultado una capacidad
ligeramente mayor, pero esto aumenta la perdida de agua y reduce el número de ciclos de la vida de la batería.
2. Profundidad de descarga: describe qué proporción de la capacidad total amperios-hora de la batería se usa durante
el ciclo de carga-descarga. Por ejemplo, las baterías de “ciclo superficial” están diseñadas para descargar entre 10 % y
25 % de su capacidad total amperios-hora durante cada ciclo. En contraste, la mayoría de las baterías de “ciclo
profundo” diseñadas para generaciones distribuidas se cree que descargan hasta un 80 % de su capacidad sin daños.
Incluso las baterías de ciclo profundo se ven afectadas por la profundidad de la descarga. Cuanto más profunda sea la
descarga, menor será el número de ciclos de duración de la batería (y consecuentemente su vida en años).
199
100000
1000
Cycles to failure
100
1000
100
10
Lifetime [Year]
10000
10
1
1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Depth of Discharge
200
Tecnologías para la generación de energía eléctrica
GRUPO ELECTRÓGENO
Tablas comparativas
Fortalezas
 Disponible en
cualquier condición
externa
 Alta fiabilidad sin
interrupciones
 Coste inicial
relativamente bajo
 Se puede instalar en
cualquier sitio
Debilidades
 Polución del aire
 Contaminación
sonora
 Depende de
combustible fósil
caro
 Peligroso si no se
toman las debidas
precauciones con
algunos carburantes
Oportunidades
 Oportunidades de
empleo para
trabajadores de
mantenimiento del
generador.

Disponible
localmente
Rentable
Gestión,
funcionamiento y
mantenimiento por
gente local
Costes de
organización y
gestión menores
que en otros
sistemas
energéticos

Pequeño potencial
energético
Expansión
energética puede no
ser posible

Alto grado de
modularidad
Diseño reconocido
para electrificación
rural
No contamina

No disponible por la
noche
No disponible en
malas condiciones
meteorológicas
Peligros si voltaje
del sistema es
mayor que 50
voltios

HIDROELÉCTRICA




SOLAR FV








Desarrollo de
tecnologías menos
dañinas para ríos y
ecosistemas
Empleo para
técnicos y
operadores locales
Competitivo con los
combustibles fósiles
Economía de escala
en caso de difusión
global
Oportunidades de
empleo para
empleados de
mantenimiento de
sistemas FV
Amenazas
 La inestabilidad local
puede causar una
falta de suministro
de carburante
 En caso de
propagación,
posibilidad de
polución debida a
los componentes del
escape
 Robo de
combustible in situ.
 Aumento de
restricciones legales
y ecológicas
 Cambios
desfavorables en el
marco legal



Alto precio de
instalación.
En caso de
generalización
global, posibilidad
de polución debida
a componentes
agotados
Robo en
emplazamiento
201

Diseño reconocido
para la
electrificación
rural

Disponibilidad
local
Costes específicos
bajos
SISTEMAS DE
ALMACENAMIENTO
GENERADORES EÓLICOS
Ventajas
 Flexible.
Dependiendo del
tipo de máquina
eléctrica
conectada a la
turbina, se pueden
abastecer cargas
eléctricas CA o CC
(o incluso una
combinación de
ambas). Si se
añade un conjunto
adecuado de
aparatos de
almacenamiento,
la flexibilidad de la
planta aumenta
significativamente.
 No son necesarias
infraestructuras
importantes
aparte de la
misma turbina
 Tecnología limpia:
sin polución
derivada de la
producción de
energía

Inconvenientes
 Características
adecuadas del
emplazamiento:
suficiente viento
para una cantidad
significativa de
horas al año.
 Dispositivos de
almacenamiento
pueden ser
necesarios en caso
de fluctuación de
la producción.
 Normalmente el
voltaje puede
alcanzar valores
peligrosos, en
cuyo caso hay que
prestar atención a
la seguridad de las
personas.
Oportunidades
Amenazas
 Fuente de energía  Alto coste de
barata: los costes
instalación
de inversión son
 Al final de la vida,
más elevados. Una
retirada difícil de
vez construida e
la turbina y los
instalad la turbina,
cables
los costes mínimos
de mantenimiento
son los únicos
costes. No se
necesita
combustible.
 Es una solución
rentable para
ubicaciones
remotas
 La tecnología se
puede ejecutar
localmente
 Oportunidades de
empleo para
trabajadores de
mantenimiento de
sistemas FV



Vida corta
Materiales
contaminantes
Oportunidades de
trabajo para
remplazar las
baterías de
plomo-ácido

Robos de las
baterías de plomoácido para otros
usos (automóviles)
202
Tecnologías para el bombeo de agua
6.12 Tecnologías para el bombeo de agua
Bombas de mano
Descripción de la tecnología
Las bombas de mano son ampliamente utilizadas en lugares que no tienen acceso a otras fuentes de energía para
bombear agua, ya sea porque no hay recursos financieros para la inversión o porque el mantenimiento es limitado y el
requerimiento de agua doméstica es bajo. Son simples de instalar y operar, y funcionan solo con trabajo humano. Las
bombas de mano se usan para bombear el agua subterránea, que es el agua que fluye o se filtra hacia abajo a través
de la tierra, llena los espacios entre el suelo, la arena y la roca para formar una zona saturada. Las bombas de mano
pueden dividirse en tres categorías principales: pozo abierto, pozo poco profundo y pozo profundo.
1) Los pozos abiertos no son realmente bombas, pero representan el método más simple y económico de bombear
agua, usando una cuerda y un cubo que baja al pozo, que normalmente está forrado de piedra, ladrillos u hormigón.
Estas bombas permiten recoger agua hasta una profundidad de 100 m. Para simplificar la tarea de sacar agua de un
pozo, se puede añadir un cabrestante con un molinete.
Estas bombas funcionan siempre que el agua subterránea sea accesible sin un orificio de perforación y que el suelo no
sea de roca dura. En estos casos, es necesario utilizar las dos bombas de mano siguientes.
Pozo con molinete
Pozo con cigoñal
2) Los pozos poco profundos son bombas de succión reciprocantes que consisten esencialmente en una larga tubería
vertical, que se extiende dentro de un área donde hay un pistón que sube y baja en un cilindro cerrado de doble
válvula. Junto al fondo del cilindro, se sitúa una válvula de cierre sin retorno que permite que el agua fluya de la parte
baja de la tubería al cilindro y no al revés. Una segunda válvula sin retorno se sitúa en el pistón (o émbolo). Cuando los
usuarios bajan el pistón, la válvula de cierre permanece cerrada, impidiendo que el agua sea empujada de nuevo al
pozo. La válvula de pistón sin retorno se abre, permitiendo que el agua fluya a través del pistón hasta que alcanza el
final del cilindro. Cuando el pistón sube, la presión de la columna de agua por encima del pistón hace que la válvula
del pistón se cierre. Como consecuencia, cuando el usuario levanta el pistón, el agua por encima del mismo empieza a
subir, sin fluir de vuelta al área debajo del pistón, hasta que alcanza el caño; al mismo tiempo, el agua del pozo que
aún está bajo presión atmosférica es succionada dentro del cilindro a través de la válvula sin retorno que se abre
debido al vacío generado por el pistón que sube.
203
Debido a la diferencia de presión limitada entre dentro y fuera del cilindro, la bomba permite que el agua suba desde
una profundidad máxima de siete metros. Requiere un mantenimiento relativamente simple y puede abastecer a 50
personas al día.
3) Las bombas de pozo profundo, como su propio nombre indica, permiten que el agua se extraiga desde
profundidades de más de siete metros hasta más de 100 metros. Hay fundamentalmente tres tipos de bombas:
- Bomba de acción directa, que tiene una bomba de pistón con una tubería de plástico hueca en lugar de la estrecha
varilla de bombeo típica de las bombas de pozo superficial. Cuando el pistón es empujado hacia abajo, esta tubería
204
Tecnologías para el bombeo de agua
levanta el agua. Durante el golpe de subida, la válvula del pistón cierra y el agua sube. La ventaja principal es que la
tubería es hueca y flota de modo que la manivela no tiene que ser tan dura. Permite subir agua desde una
profundidad de 12 metros.
- Bomba de cuerda, que es una bomba giratoria que puede elevar agua desde profundidades de hasta 35 metros. Se
usa ampliamente para el suministro de agua en domicilios y pequeñas comunidades. Se compone de una rueda
principal, que se hace girar manualmente. Alimenta la cuerda y las arandelas (pistones) hacia debajo del tubo del
pozo, sobre la polea de guía y a través del tubo ascendente hasta la salida al nivel del suelo. Las arandelas tienen un
ajuste preciso con el tubo ascendente y traen una columna de agua tras otra hasta el punto de descarga.
- Bomba de rotor helicoidal, que en lugar de un pistón tiene un “rotor” en forma de espiral metálica que gira dentro
de un “estátor” de caucho. El sellado continuo entre estos dos componentes produce una acción giratoria que fuerza
el agua hacia arriba. Una o dos manivelas giratorias mueven el mecanismo en lugar de una palanca de bomba. Es
adecuada para aplicaciones de pozo profundo de hasta 100 metros de profundidad, pero es caro de fabricar y
requiere competencias específicas para su mantenimiento. Como consecuencia, no es adecuado para el nivel de
organización de un pueblo o campamento de refugiados.
- Bomba de pistón de pozo profundo, que tiene un diseño muy similar a aquel de las bombas de pistón de pozo
superficial. La principal diferencia es que el cilindro de la bomba está situado debajo de la capa freática en el fondo del
pozo y conectado a la manivela de la bomba mediante una larga varilla. El uso de este tipo de bombas no está limitado
por la profundidad y depende de la presión que pueda aplicar una persona. Son adecuados para un amplio abanico de
pozos de más de 100 metros de profundidad, pero su mantenimiento requiere equipamiento especializado de
elevación para acceder al pistón y la válvula en profundidad.
Requisitos de utilización
No hay limitaciones particulares para el uso de bombas de mano. Puesto que son las mujeres y los niños quienes
suelen llevar a cabo esta actividad, es importante evaluar si la fuerza promedio y máxima requerida es realista para
estos dos grupos.
El agua subterránea está normalmente cubierta de suelo muy rocoso y normalmente se necesita perforar para
alcanzar la fuente de agua. Para impedir cualquier caída de los niveles del agua subterránea, la elección de la bomba
de mano debe anticipar un crecimiento de la demanda.
Funcionamiento y mantenimiento
Para una OyM comunitaria, las comunidades deben:
- contribuir a los costes de inversión;
- estar involucradas en todas las fases de planificación, ejecución y desarrollo de la tecnología;
- estar formadas para hacer el mantenimiento;
- tener fondos suficientes para tareas de mantenimiento y estar dispuestas a pagar completamente la OyM.
Es necesario llevar un correcto mantenimiento de las bombas de mano y llevar a cabo las principales reparaciones
antes de que las instalaciones existentes sean cedidas. El seguimiento tiene una función importante y se pueden evitar
problemas serios mediante inspecciones y servicios periódicos de las piezas mecánicas.
Asumir la responsabilidad total por el mantenimiento de las estructuras es del interés de todas las personas y se tiene
que fomentar un sentimiento de propiedad. En el campamento, las personas tienen que comprender la necesidad de
mantener los sistemas de agua en condiciones de funcionamiento con el fin de poder garantizar el suministro de agua
y una mejor salud.
El mantenimiento puede llevarse a cabo por gente formada en el campamento (en el caso de pozos abiertos y pozos
poco profundos) o puede ser necesario acudir a un especialista, en el caso de las bombas de pozos profundos.
Se recomienda el uso de un elevador para una OyM en el ámbito rural, porque disminuye la dependencia de las
personas en las grandes instituciones.
Características morfológicas y tamaño
Dentro de estas tres categorías de modelos, existen muchos modelos diferentes de bombas de mano y dependen
principalmente de las necesidades de agua de la comunidad y de la profundidad del pozo.
Advertencias
La arena y el sedimento en el agua son un problema, porque dañan las bombas que son sensibles a estas partículas.
Por lo tanto, las bombas tienen que estar equipadas de un tamiz y colador para reducir las averías.
Características técnicas y económicas
Para instalar una bomba de agua subterránea, el primer coste de inversión corresponde al coste del pozo. Para una
profundidad máxima de 20 m, se puede construir un pozo excavado a mano con herramientas simples en roca
desgastada, formaciones sobrecargadas o sedimentarias con un coste de 900-1500 dólares y con un coste
mantenimiento anual bajo (10-20 dólares). Si el suelo está compuesto de formaciones sedimentarias, para poder
alcanzar la misma profundidad, las perforaciones taladradas a mano se hacen normalmente con un equipo de
perforación manual con un coste de 800-1200 dólares y un mantenimiento más caro (40-50 dólares).
205
En el caso de pozos muy profundos, de entre 25 y 100 metros, se necesita una máquina perforadora, con costes de
construcción estimados entre 4.000 y 15.000 dólares en África, dependiendo del diámetro, profundidad y diseño. En
Asia se estiman costes más bajos: en India, una perforación de 80 m cuesta 1000 dólares. Puesto que la perforación
puede requerir un mantenimiento aproximado de una vez cada diez años, el mantenimiento anual es barato, 10-20
dólares, pero los costes de remodelación del pozo cada diez años son altos: 500-1200 dólares.
El coste de una bomba es muy bajo para el modelo de pozo abierto, pero varía de cientos de dólares para las bombas
de pozo poco profundo a 2000-5000 dólares para las bombas de pozo profundo. El coste de mantenimiento es bajo, de
0,10 a 0,120 dólares per cápita.
Muestra de aplicación
Las publicaciones Human-Powered Handpumps for Water Lifting (‘Bombas de mano de accionamiento humano para
elevar agua’) por Practical Action y Water lifting (‘Elevación de agua’) por Erch Bauman proporcionan información
detallada sobre los aspectos técnicos, financieros, económicos, institucionales y sociales que deben tenerse en cuenta
al seleccionar una bomba de mano para un suministro de agua doméstico o comunitario.
En Handpumps (‘Bombas de mano’) por WaterAid (disponible online en www.wateraid.org/technologies), se
proporciona una lista completa de los diferentes modelos de bombas de mano.
Las bombas de mano son la solución más rentable sugerida por ACNUR para proporcionar agua en los campamentos
de refugiados: Access to Water in Refugee Situations - Survival, Health and Dignity for Refugees (‘Acceso al agua en
situaciones de refugiados – supervivencia, salud y dignidad para los refugiados’).
206
Tecnologías para el bombeo de agua
Bombas eólicas mecánicas
Descripción de la tecnología
La tecnología eólica es uno de los métodos
más antiguos utilizados para bombear agua.
Los primeros indicios se remontan al siglo XVII
a. C. y, en el siglo XIX, había más de 30.000
molinos de viento instalados en Europa,
usados sobre todo para moler grano y
bombear agua.
El rotor eólico multipalas con una bomba
reciprocante o de pistones, que generalmente
se usa para bombear agua en pozos de
sondeo, son los sistemas más comunes de
bombeo eólico mecánico.
El elevado número de palas (de 15 a 18)
reduce la eficiencia de conversión (con
respecto a las 3 palas), pero permite reducir la
velocidad de arranque a la que empieza a
funcionar el sistema (normalmente entre 2,55
m/s y 3,5 m/s, que es más baja que los valores
generales de 4-5 m/s que la requerida por las
bombas eólicas eléctricas).
Se requiere un almacenamiento de agua para
garantizar el suministro de agua cuando no
hay viento para activar la bomba y para
equilibrar la fluctuación por hora cuando se
requiera.
engranaje
impulsor
Las bombas eólicas funcionan gracias al rotor, que está vinculado
a un eje que tiene un pequeño piñón en el otro extremo
(engranaje impulsor) que impulsa dos engranajes de giro
mayores (engranajes impulsados), que mueven los brazos
Pitman. Los brazos Pitman hacen que la guía suba y baje y, como
consecuencia, eleve y deje caer la barra de la bomba que lleva
acoplada. El ciclo de bombeo subterráneo es el mismo que se
describe en la ficha técnica relativa a las bombas manuales.
Requisitos de utilización
El primer requisito importante para poder usar un sistema de bombeo eólico es contar con una gran disponibilidad de
viento incluso a baja altura (10-20 m) con velocidades medias mayores de 2,5-3 m/s. La altura del sistema depende de
las velocidades del viento y de la presencia de objetos cercanos. Si hay objetos cercanos, el rotor tiene que situarse de
5 a 6 metros por encima de ellos y tiene que ser de 15 a 20 veces más alto que cualquier obstrucción lejana (p.ej., un
árbol).
Se necesita un depósito de agua para garantizar al menos el 100 % de la demanda diaria de agua.
207
Funcionamiento y mantenimiento
Aunque un sistema de bombeo eólico requiere personal especializado competente para su construcción y
mantenimiento, la participación de la comunidad es importante para:
- contribuir a los costes de inversión;
- participar en todas las fases de planificación, ejecución y desarrollo de la tecnología (p.ej., excavación de zanjas para
la red de distribución);
- tener suficientes fondos para el mantenimiento y estar dispuesta a pagar el coste total de la OyM.
Las bombas eólicas pueden funcionar con poco mantenimiento, pero las reparaciones necesitan personal
competente. Hacer un seguimiento es muy importante y se pueden evitar problemas graves llevando a cabo
inspecciones y mantenimiento periódicos de las piezas mecánicas, sobre todo después de fuertes tormentas.
El sistema de bombeo no necesita consumibles ni componentes eléctricos.
Características morfológicas y tamaño
Las turbinas eólicas tienen una altura de 10 a 20 y los rotores tienen un diámetro típico de 2 a 5 metros con 15-18
palas; los modelos más modernos utilizan de 6 a 8 palas solamente, lo cual reduce el coste pero encarece las
velocidades de cone xión. La altura de las cabezas a las cuales pueden aplicarse varía típicamente de 10 a 100 m.
Estos sistemas vienen en tres tamaños: bombas eólicas ligeras, que empiezan a bombear a velocidades del viento de 2
a 3 m/s y son las más comunes; bombas de tamaño medio, a 3–4 m/s, y bombas fuertes, a 4-5 m/s, que son las más
eficientes.
Advertencias
Durante tormentas o velocidades de viento demasiado altas, se necesita un sistema de bloqueo de palas para evitar
roturas.
Características técnicas y económicas
Las bombas eólicas mecánicas son económicamente atractivas cuando la velocidad media del viento es mayor que
2,5–3,0 m/s y pueden rendir mejor a una velocidad del viento baja (6–10 m/s) debido a su solidez y gran número de
palas, lo cual aumenta la resistencia aerodinámica y limita la velocidad de la bomba de pistón a 40-50 ciclos por
minuto. El agua que se puede bombear a diario está en el rango de 3–50 m3 al día, suficiente para abastecer a 500–
2000 personas. Las bombas eólicas tradicionales tienen una eficiencia de conversión global del 7 %-27 %. Las bombas
eólicas de régimen variable con un contrapeso en la varilla de succión muestran una mayor eficiencia, porque las palas
no están optimizadas para una velocidad del viento fija y se pueden adaptar a los continuos cambios producidos por
las carreras ascendente y descendente.
El coste de un sistema eólico de bombeo varía dependiendo de la elevación del bombeo, el tipo de almacenamiento
de agua (depósito elevado o a nivel del suelo) y el tamaño de la red de distribución (si existe). El coste del sistema
puede estimarse aproximadamente en 35000 a 60000 dólares mientras que los costes de OyM son aproximadamente
de 0,80 a 1,50 dólares per cápita al año.
Muestra de aplicación
Practical Action llevó a cabo una aplicación de sistemas eólicos de bombeo y un sondeo posterior en Botsuana. No se
informó de ningún impacto negativo de esta tecnología; al contrario, se observó que el 85 % de los hogares y
comunidades entrevistados consideraban que las bombas eólicas mejoraban el contexto de abastecimiento de agua.
Se menciona que uno de los problemas asociados al uso de bombas eólicas es la gran frecuencia de averías debido a
malas condiciones meteorológicas.
208
Tecnologías para el bombeo de agua
Bombas hidráulicas de ariete
Descripción tecnológica
La tecnología de las bombas hidráulicas de ariete, llamada comúnmente hidram, fue desarrollada a finales
del siglo XVIII. Es un sistema automático de bombeo que funciona usando una pequeña caída de agua para
elevar solo una fracción del flujo del suministro, pero a una altura mayor. El agua que cae es el motor del
sistema de bombeo, que transfiere más del 50 % de su energía al flujo de impulsión.
Es una tecnología simple compuesta fundamentalmente de dos válvulas llamadas válvulas de entrega e
impulso, que son piezas móviles únicas, una cámara de aire, una tubería de entrega y otra de conducción. A
continuación, se explica un ejemplo esquemático de su principio de funcionamiento:
1) El agua fluye a través de la tubería de conducción gracias a la gravedad y sale de la válvula de
209
impulso (nº 4), que inicialmente se abre con la gravedad. Esta fracción de agua se pierde. La
presión es inicialmente demasiado baja para abrir la válvula de entrega (nº 5).
2) El flujo continúa acelerando y aumenta la presión estática en el cuerpo de la bomba y la presión
hidráulica bajo la válvula de impulso. Cuando las fuerzas resultantes superan el peso de la válvula
de impulso, empieza a cerrarse y la apertura de la válvula se reduce, causando un desarrollo de
presión de agua que cierra bruscamente la válvula de impulso. Esto causa un pico de alta presión
(flechas rojas) en la válvula cerrada que fuerza algo del agua (flechas azules) a través de la válvula
de entrega y hacia dentro de la cámara de presión. La presión en esta cámara empieza a aumentar
ligeramente. El pico de presión empieza a respaldar la tubería de conducción (flechas rojas) y a
generar un flujo muy lento de agua hacia atrás de la tubería.
3) A medida que el pico de presión retrocede en la tubería de conducción, se crea una situación de
baja presión (flechas verdes) bajo la válvula de impulso que hace que se cierre la válvula de
entrega, reteniendo la presión en la cámara de presión, que se vacía, y el agua fluye dentro de la
tubería de entrega. La presión debajo de la válvula de impulsión continúa disminuyendo hasta que
210
Tecnologías para el bombeo de agua
el peso de la válvula la vuelve a hacer caer, abriendo la válvula de impulsión y dejando así que el
ciclo comience de nuevo.
Una hidram puede operar a 30-100 ciclos por minuto y es muy simple mecánicamente, con una alta fiabilidad,
requisitos de mantenimiento mínimo y una larga vida de funcionamiento.
Requisitos de utilización
El requisito de utilización más importante para esta tecnología es la disponibilidad de una caída de agua, es decir, la
bomba requiere algo de presión de retroceso para empezar a funcionar. Esto puede ser natural (en una catarata) o
creado artificialmente (en una cámara de presión y compuerta).
Normalmente se requiere un tanque de almacenamiento en la parte superior de la tubería para permitir el suministro
de agua en cantidades variables, según se necesite. Si el depósito de almacenamiento es para agua potable, la regla
general es que el volumen del depósito sea la mitad del volumen del agua impulsada por la bomba de ariete en un día.
El cuerpo de la hidram tiene que fijarse firmemente a una cimentación de hormigón, porque las sacudidas del
martilleo del agua son fuertes.
Finalmente, se recomienda ajustar una válvula de no retorno en la línea de entrega, cerca de la salida de la hidram,
211
para no drenar la tubería de entrega si la hidram se para para por razones de ajuste u otras.
Materiales de construcción locales e indicaciones
La bomba hidráulica de ariete se puede construir localmente con piezas e instrumentos disponibles. Las destrezas
técnicas necesarias son típicamente las de un fontanero. A continuación, se muestran un plano sencillo y los
componentes principales. Las instrucciones de ensamblaje se pueden encontrar en la bibliografía incluida en la
sección Muestra de aplicación.
1)
Válvula
1 -1/4"
10)
Llave de paso
1/4"
2)
Empalme en T
1 -1/4"
11)
Manómetro
100 psi
3)
1 -1/4"
12)
Buje
1 -1/4" x 6"
1 -1/4"
13)
Buje
4" x 1 -1/4"
1 -1/4"
14)
Acoplamiento
4"
6)
Junta
Válvula oscilante de
retención en bronce
(válvula impulsora)
Válvula (válvula de
entrega)
Empalme en T
3/4"
15)
Tubería de PVC PR160
4" x 24"
7)
Válvula
3/4"
16)
Tapa encolada de PVC
4"
8)
Junta
3/4"
17)
Buje
3/4" x 1/4"
9)
Buje
1 -1/4" x 3/4"
4)
5)
Funcionamiento y mantenimiento
Las hidrams tradicionales y resistentes suelen funcionar de forma fiable durante 50 años o más, pero son caras. Los
diseños más ligeros fabricados en Japón y en el Sudeste de Asia, como Taiwán y Tailandia, emplean una construcción
de chapa de acero y son más baratos, pero duran una década o menos. Sin embargo, es probable que funcionen con
fiabilidad si se realiza un buen mantenimiento, principalmente para impedir su oxidación.
Cuando se pone en funcionamiento por primera vez, es necesario arrancar la bomba manualmente varias veces con el
fin de eliminar el aire de la tubería de la bomba de ariete; para ello, es necesario cerrar la tubería de conducción y
esperar a que se cierre la válvula de impulsión. El mantenimiento requerido es mínimo, pero es importante verificar
periódicamente la válvula de impulsión para comprobar si se ha obstruido por suciedad y asegurarse de que esté
funcionando correctamente.
212
Tecnologías para el bombeo de agua
Características morfológicas y tamaño
Las características morfológicas de una hidram comercial se refieren normalmente a las dimensiones de las tuberías
de conducción y entrega. Por ejemplo: 3/4” x 1/2”; 1” x 1/2”; 1-1/4” x 1/2”; 1-1/2 x 3/4”; 2” x 1”; 3” x 1-1/2”; 4” x 2”;
6” x 3”; 8” x 4”.
La tubería de conducción es normalmente de acero para soportar los choques internos y debe ser al menos 100 veces
más larga que su propio diámetro (o alrededor de tres a siete veces la cabeza de alimentación). La tubería de entrega
puede hacerse de plástico, excepto para aplicaciones muy altas. Al igual que las tuberías, las dimensiones de la cámara
de aire dependen del diámetro de la tubería de conducción. A continuación se muestran algunas indicaciones:
Diámetro de la tubería
de conducción (pulgadas)
3/4
1
1 – 1/4
1 – 1/2
2
2 – 1/2
3
4
6
8
Volumen de cámara de aire
requerido (litros)
0,8
2,4
3,8
5,7
12,9
17,0
28,4
56,7
151,2
302,4
La longitud de la tubería de entrega depende de la eficiencia de la bomba y por consiguiente de la altura de descarga,
que varía de 3 pies (90 cm) a 10 pies (3 m) de elevación por cada pie (30,5 cm) de caída de elevación desde la entrada
del agua hasta la bomba.
Algunos modelos simples se pueden improvisar a partir de accesorios de tuberías, usando materiales de desecho.
Advertencias
Si la válvula de impulsión no se verifica periódicamente, podría obstruirse por la suciedad y el aumento de presión
podría destruir el cuerpo de la bomba.
Características técnicas y económicas
La eficiencia de la bomba se describe como el porcentaje del impulso de agua entregado, que varía dependiendo de la
construcción del ariete, caída vertical a la bomba y elevación a la salida de agua. Este porcentaje puede ser de 22 %
cuando el ascenso de la elevación desde el ariete hasta la salida del agua es el doble que la caída vertical desde la
fuente del agua hasta la bomba. Por otra parte, puede ser tan bajo como 2 % o menos cuando la elevación desde el
ariete hasta la salida de agua es 25 veces la caída vertical de la fuente de agua a la bomba. Para un primer
acercamiento dimensional, se proporciona la siguiente ecuación:
D  0.6  Q 
F
E
Donde Q es el flujo de salida disponible (en litros o galones por minuto), F es la caída (metros o pies) de la fuente de
agua al ariete, E es la elevación desde el ariete hasta la salida de agua y D es el índice de flujo estimado de la entrega
de agua (en litros o galones por minuto). La eficiencia media global puede estimarse dividiendo el valor D obtenido
entre Q.
Los sistemas de hidram comerciales cuestan alrededor de 2400 dólares para tamaños de tubería pequeñas de 2” y
unos 8000 dólares para tamaños de 4” a 6”. Si es de fabricación casera, el coste típico de los accesorios es de de 120 a
240 dólares (excluyendo las tuberías).
Muestra de aplicación
En 2006, el grupo Border Green Energy Team llevó a cabo una pionera formación en bombeo de agua usando una
bomba de ariete en el campamento de refugiados de Umphiem, Tailandia. Se pueden consultar los detalles en el sitio
web de este grupo (http://www.bget.org/).
El Programa de Extensión Cooperativa de la Universidad de Clemson proporciona información útil sobre bombas de
ariete caseras en la publicación Home-made Hydraulic Ram Pump y en Hydraulic ram pump system design and
application (‘Diseño y aplicación de un sistema de bomba hidráulica de ariete’), por Abiy Awoke Tessema
(http://www.africantechnologyforum.org/ESME/hydram2/HydRam2.htm).
213
BOMBAS EÓLICAS MECÁNICAS
BOMBAS DE MANO
Tablas comparativas
Fortalezas
 La menor inversión
de capital de todas
las tecnologías
 Se puede construir
localmente
 Para las bombas de
pozo abierto y
pozo poco
profundo, el
mantenimiento no
requiere de ningún
técnico
especialista, sino
gente local con
ciertas destrezas
 Se pueden alcanzar
profundidades de
100 m
 No necesitan
consumibles
 Velocidades de
conexión bajas
 Pueden construirse
localmente
 Se pueden alcanzar
profundidades de
hasta 100 m
 Su uso es
económico
Debilidades
 Las bombas de
pozos profundos
requieren un
técnico especialista
para su
mantenimiento
 Las tecnologías
más simples y
baratas están
limitadas a 7-12 m
de profundidad
 Se requiere alto
mantenimiento
 Apenas abastecen
a 1000 personas
Oportunidades
 Gente local con
ciertas destrezas
 Campamentos y
asentamientos no
muy poblados
Amenazas
 Maltrato a
mujeres y niños
 Coste de inversión
 Gente local con
 Algunas




bastante alto
ciertas destrezas
Se necesita un
 Campamentos y
depósito de agua
asentamientos no
Se requiere
muy poblados
mantenimiento
 Ubicación con
para los
viento
componentes
mecánicos y
necesita personal
especializado con
ciertas destrezas
La bomba
mecánica eólica
tiene que estar
situada
directamente sobre
la perforación
Las turbinas eólicas
son ruidosas y
pueden tener un
impacto negativo
en animales y aves
comunidades y
culturas pueden
ver las turbinas
como “monstruos”

Las tormentas
frecuentes averían
rápidamente las
estructuras
214
BOMBAS DE ARIETE
Tecnologías para el bombeo de agua
Fortalezas
 Bajo coste de
operación
 Bajos requisitos de
mantenimiento
 Simple y fiable
 Buen potencial de
fabricación en los
poblados rurales
 Operación
automática y
continua, no
requiere
supervisión o
intervención
humana
Debilidades
Oportunidades
Disponibilidad de  Áreas montañosas
caídas de agua
 Presencia de

Solo bombean
cataratas
una pequeña
fracción del flujo
disponible

Coste de inversión
bastante elevado

Se necesita
almacenamiento
Amenazas

215
6.13 Tecnologías de purificación de agua
Filtración por bioarena
Descripción de la tecnología
Un filtro de bioarena es un sistema innovador que permite tratar el agua llenando un pequeño depósito
con capas de grava y arena. Gracias a su gran efectividad, facilidad, bajo coste de construcción y bajo
mantenimiento, se ha convertido en uno de los sistemas de tratamiento de agua más extendidos en los
hogares de países en vías de desarrollo.
El agua se difunde a través del filtro mientras el drenado del agua crea una biopelícula activa en la
superficie de la arena por la que pasa el agua para purificarla. La biopelícula es el elemento clave del filtro.
No puede eliminar elementos químicos o compuestos disueltos, pero permite la eliminación de más del 90
% de coliformes fecales, 100 % de protozoos y helmintos, 95 % a 99 % de zinc, cobre, cadmio y plomo y
todos los sedimentos en suspensión con un caudal de fluido de hasta 60 litros de agua segura por hora.
Requisitos de utilización
La selección y preparación de la grava y arena es importante para un funcionamiento efectivo y eficiente del filtro, ya
que son factores que afectan profundamente el rendimiento.
Tiene que haber arena y grava disponibles.
Puesto que el filtro no puede eliminar el 100 % de los contaminantes, la fuente debería ser la más limpia disponible.
La turbiedad del agua tiene que ser menor que 50 NTU, lo cual puede comprobarse pegando un adhesivo en el fondo
de la botella y llenándola de agua contaminada: si se puede ver el adhesivo a través del agua mirando desde lo alto de
la botella, la turbiedad del agua es menor que 50 NTU.
Se recomienda un método de sedimentación si la turbiedad de la fuente de agua es mayor que 50 NTU.
216
Tecnologías de purificación de agua
Funcionamiento y mantenimiento
El filtro es muy fácil: solo se ha de quitar la tapa, verter un cubo de agua por la parte superior del filtro y esperar a que
el agua fluya lentamente hasta que pase a través de ambos niveles de grava y finalmente sea propulsada arriba y
afuera. Es necesario recoger el agua tratada en un recipiente limpio.
El filtro de bioarena se puede usar con agua subterránea profunda, agua subterránea poco profunda y también agua
de lluvia o agua de superficie como lagos o ríos. Es recomendable usar siempre la misma fuente de agua, porque los
cambios en el nivel y tipo de contaminación requieren adaptar la biopelícula a la nueva fuente, y esto puede llevar
varios días.
La biopelícula puede tardar 30 días a estar completamente formada; como consecuencia, en las primeras semanas, el
agua se puede beber, pero se recomienda más desinfección.
Puesto que el filtro es más efectivo si funciona intermitentemente, se requiere un período de pausa mínimo de una
hora hasta un máximo 48 horas. Es recomendable usar el filtro al menos una vez cada 1-2 días, preferiblemente 2-4
veces cada día.
Para mantener la biopelícula, se necesita una profundidad de agua de aproximadamente 5 cm (2”) por encima de la
arena durante el período de pausa.
Es necesario limpiar el filtro si el índice de flujo es más lento que 0,1 litros por minuto. El mantenimiento consiste en
lavar el filtro quitando el difusor: se añaden unos 4 litros de agua y se mueve con una mano limpia en movimiento
circular (con cuidado de no mezclar las capas de arena y grava). Se debe descartar el agua usada para limpiar el filtro.
El cloro solo se puede usar para limpiar el contenedor de almacenamiento externo, la tapa y el difusor. Tras cada uso,
la biopelícula es destruida y tarda varios días en volverse a formar.
Características morfológicas y tamaño
Los filtros de bioarena proporcionan generalmente de 30 a 60 litros de agua por hora, suficiente para cinco o diez
personas. El cuerpo externo puede hacerse con hormigón o incluso metal (bidones de aceite) o plástico.
217
Se pueden integrar filtros de carbón en el filtro de bioarena; el resultado es un Filtro de Sandwich de carbono granular
activado (GAC), un filtro de arena lento modificado que también elimina material orgánico (químico). Este filtro usa un
GAC intermedio entre las dos capas normales de arena. Este filtro de arena modificado lento elimina pesticidas,
carbón orgánico total y precursores de THM de forma efectiva.
Advertencias
Se recomienda estrictamente no almacenar alimentos dentro del filtro o poner cloro en su interior, porque mata la
biopelícula.
Lávese las manos antes de manipular el filtro.
Características técnicas y económicas
El filtro de bioarena no puede eliminar elementos químicos o compuestos disueltos, pero permite eliminar más del 90
% de coliformes fecales, 100 % de protozoos y helmintos, 95 a 99 % de zinc, cobre, cadmio y plomo, y todos los
sedimentos en suspensión, con un caudal de hasta 60 litros de agua segura por hora.
Su coste está entre los 20 y 30 dólares.
Muestra de aplicación
Se pueden descargar gratuitamente detalles de cómo construir el filtro de hormigón y el molde en las
siguientes páginas:
http://www.biosandfilter.org/
(http://www.biosandfilter.org/biosandfilter/files/webfiles/BioSandFilter_Construction_Guidelines_180912.pdf
http://www.biosandfilter.org/biosandfilter/files/webfiles/BioSandFilter_Mould_Construction_Guidelines.pdf).
Se puede consultar información detallada sobre la construcción, la preparación de la arena y grava y las
características morfológicas en BIOSAND FILTER MANUAL DESIGN, CONSTRUCTION, INSTALLATION,
OPERATION AND MAINTENANCE (‘DISEÑO MANUAL DE FILTROS DE BIOARENA, CONSTRUCCIÓN,
INSTALACIÓN, FUNCIONAMIENTO Y MANTENIMIENTO’) por CAWST (Centro para el agua y la tecnología de
saneamiento asequibles) y HOUSEHOLD SCALE SLOW SAND FILTRATION IN THE DOMINICAN REPUBLIC
(‘FILTRADO DE AGUA LENTO A ESCALA DOMESTICA EN LA REPUBLICA DOMINICANA’) por MIT (Instituto
Tecnológico de Massachusetts).
En 2003, se utilizarlos bidones de metal de 200 litros para transformarlos en filtros de bioarena en los
asentamientos de miles de personas en Darfur, Sudán del Este. Se llevaron a cabo iniciativas interesantes,
como demostraciones en el recinto por parte de cada jefe de poblado y cursos sobre funcionamiento y
mantenimiento.
218
Tecnologías de purificación de agua
Destilación solar
Descripción de la tecnología
El alambique de agua solar (alambique solar) es una tecnología simple que permite descontaminar el agua
de sal, nitratos y metales pesados, como el arsénico, además de patógenos y otros contaminantes
biológicos, mediante la evaporación y posterior condensación del agua.
Es una tecnología muy antigua que data del siglo XIX. Es una solución apropiada en lugares donde la
radiación solar es alta y las otras soluciones, como la filtración de arena, no están disponibles.
Funciona gracias a la energía solar: la radiación solar pasa a través de una cubierta transparente (vidrio o
plástico) y es absorbida a continuación por una superficie negra situada en el fondo del alambique. La placa
negra se calienta y transfiere el calor a la capa de agua superficial, que lentamente se evapora dentro de la
cámara del alambique. Cuando el vapor entra en contacto con el vidrio, que está a una temperatura menor
(porque la temperatura ambiente es menor que la temperatura del vapor), se condensa y baja por un canal
y finalmente es transportado a un recipiente.
La eficiencia es bastante alta, pero se necesita una superficie importante para poder producir una cantidad
suficiente de agua. En un día soleado, el rendimiento habitual es de 2,3 – 3 litros/m2/día.
Requisitos de utilización
Este sistema funciona solo si el tiempo es soleado durante la mayor parte del día.
Materiales de construcción locales e indicaciones
Se puede construir fácilmente un alambique de agua con materiales locales. Se construye una caja de madera, sobre
una base de ladrillos, arena u hormigón, con una cubierta transparente de 4 mm de vidrio (para un período largo) o
plástico, con una placa de hierro negro y un canal de escorrentía surcado para la condensación. Es importante seguir
estas tres reglas prácticas:
1. La inclinación del vidrio tiene que ser de entre 10° y 20°.
2. La cubeta y la caja tienen que estar aisladas.
3. Los accesorios y junturas tienen que estar bien hechos.
4. La placa tiene que tener una buena superficie de absorción de radiación y estar pintada de negro.
Funcionamiento y mantenimiento
La forma de usar los alambiques afecta profundamente al rendimiento. Por lo tanto, es necesario adoptar ciertas
medidas:
La capa de agua sobre la placa negra tiene que ser de 2 cm de profundidad como máximo. No puede ser más
profunda, porque absorbe la radiación solar que no puede calentar la placa negra.
- Es necesario enfriar la superficie transparente, porque el agua condensada disipa el calor. Por ejemplo, puede
ser enfriada con aire o agua.
- Para maximizar la eficiencia, los alambiques solares deben usarse cuando la temperatura del aire no es demasiado
alta. Cuando las temperaturas son superiores a 40 °C, la cubierta transparente tiene que ser constantemente enfriada.
El mantenimiento es importante:
- El alambique tiene que limpiarse a diario después de su uso, especialmente la parte interna del vidrio, que tiene que
limpiarse a diario para mantener la transparencia.
- La placa tiene que limpiarse periódicamente para eliminar la acumulación de sal y contaminantes.
219
Características morfológicas y tamaño
Todos los alambiques solares tienen unas características principales comunes y lo único que puede cambiar es la
forma. Para aumentar su eficiencia, se pueden añadir algunas funciones:
Alambique con múltiple efecto: tienen
dos o más cámaras. La superficie de
condensación de la cámara inferior
funciona como suelo de la cámara
superior, que es calentada por el calor
condensado inferior y proporciona
energía para vaporizar el agua
alimentada arriba. Se estima que la
eficiencia aumenta considerablemente.
Alambiques solares de absorción
invertida: los rayos solares inciden sobre
un espejo y son reflejados directamente
sobre el fondo de la placa negra. La
ventaja principal es que el sol no tiene
que pasar a través de la cubierta
transparente, con lo cual no se calienta y
se enfría fácilmente.
También se pueden usar reflectores para
aumentar la concentración de energía de
radiación solar sobre la placa de
absorción y reducir el área de la
abertura.
El tamaño puede ser de 1 m2 a 15 m2 (1 m x
15 m, el lado corto es obviamente la altura,
porque la caída de agua no puede deslizarse
hacia abajo por 15 m de cristal).
Advertencias
El agua consumida por los humanos no debe ser completamente destilada (al menos 100 a 1000 mg/l de sal) para
mantener los niveles de electrolitos y por cuestiones de sabor. Por lo tanto, debe añadirse un poco de agua salina al
agua destilada.
Características técnicas y económicas
La eficiencia de los alambiques solares puede alcanzar un 50 %, pero un 30 % es más realista. Con esta eficiencia y
conociendo la irradiación diaria promedio y la abertura del alambique, se puede calcular la producción de agua
destilada:
Radiación
[kWh/m2 día]
Producción diaria
[litros]
Área de abertura (p.ej. áreas del plano) [m2]
1,0 – 1,9
2,0 – 2,9
3,0 – 3,9
4,0 – 4,9
0,5
0,7
1,2
1,6
2,1
1
1,4
2,3
3,3
4,3
3
2,1
3,5
4,9
6,4
5
2,8
4,7
6,6
8,5
10
3,5
5,9
8,2
10,6
20
6,9
11,7
16,5
21,3
50
10,4
17,6
24,7
31,9
5,0 – 5,9
6,0 – 6,9
2,6
3,1
5,2
6,2
7,8
9,2
10,4
12,3
13,0
15,4
26,0
30,8
39,1
46,2
220
Tecnologías de purificación de agua
En países en vías de desarrollo, la radiación solar es generalmente alta, y es habitual una producción media de 2,3 a
3,0 litros/m2/día. Puesto que en algunos contextos críticos la necesidad de agua destilada no excede los 5
litros/día/persona, se requieren de 2 a 3 m2 de alambique solar por persona. Una familia de cuatro miembros necesita
al menos 10 m2 de alambique solar. Estos datos ponen de manifiesto que la destilación solar no es la mejor solución
para el tratamiento del agua.
Desde un punto de vista económico, el coste económico de un alambique solar es de 30 a 50 dólares por m 2,
dependiendo de la disponibilidad de materiales.
Los alambiques más grandes gozan de economía de escala.
La vida de un alambique está muy relacionada con la vida del vidrio, de 20 a 30 años (pero es frágil y puede romperse
fácilmente).
Muestra de aplicación
En la actualidad, podemos encontrar cientos de alambiques pequeños en funcionamiento, especialmente en África e
India.
221
Lámparas UV
Descripción de la tecnología
Las lámparas ultravioleta (lámparas UV) son unos aparatos
que emiten rayos UV, que desinfectan el agua cuando su luz
entra en contacto con microorganismos; la luz ataca el
núcleo genético y la capacidad reproductora del organismo.
Son un método rápido, fiable y económico, que puede
destruir el 99,99 % de microorganismos nocivos (bacterias,
esporas de mohos, algas, virus, levaduras, etc.).
Las ondas ultravioleta cortas se producen mediante la
conversión de energía eléctrica lograda en una lámpara de
vapor de mercurio; esta está hecha de un vidrio de cuarzo
especial que permite el paso del 70 %–90 % de rayos UV
cortos
.
Requisitos de utilización
Es fundamental utilizar un buen prefiltro para eliminar la suciedad o residuos del agua, ya que funciona como
“escudos”, protegiendo los microorganismos de los rayos UV.
Funcionamiento y mantenimiento
Es necesario instalar un filtro antes de meter el agua dentro de la lámpara. Sin embargo, los minerales, residuos y
otros materiales en el agua podrían asentarse en la manga de cuarzo y limitar la penetración de los rayos UV a través
de la manga y hacia el agua. Por lo tanto, es necesario limpiar frecuentemente el vidrio que hay alrededor de la
lámpara con el fin de mantener una alta claridad.
Para lámparas fijas, se debe reemplazar la bombilla UV después de un año o 9000 horas de uso. Su vida útil se ve
afectada considerablemente por un encendido y apagado frecuente, y se recomienda no encender y apagar la
lámpara más de una vez casa ocho horas. Funciona con electricidad.
Las lámparas portátiles tienen una mayor vida útil, porque no se encienden constantemente y funcionan con una
pequeña pila en su interior. Su limitación principal radica en el volumen, que es normalmente menor que un litro.
Características morfológicas y tamaño
Se combinan una serie de características para determinar la dosis entregada:
1. Longitud de onda del rayo emitido por la lámpara.
2. Longitud de la lámpara: cuando la lámpara se monta en la misma dirección que el flujo del agua, el tiempo de
exposición del agua es proporcional a la longitud de la lámpara.
3. Diseño del índice de flujo del agua: el tiempo de exposición está inversamente relacionado con el índice del
caudal lineal.
4. Diámetro de la cámara de purificación: las dosis entregadas disminuyen logarítmicamente con la distancia de la
lámpara, porque el agua misma absorbe energía UV.
El agua fluye normalmente a través del espacio anular en la manga de cuarzo, que contiene la lámpara germicida, y
sale por la boquilla de salida una vez irradiada.
Otra aplicación útil consiste en una botella de agua portátil con un pequeño LED en su interior. Es simple y útil: lo
único que hay que hacer es llenar la botella de agua, encender el LED y agitar la botella unos 60 segundos. Este
dispositivo tiene una pequeña batería en su interior que tiene que cargarse más o menos cada 80 ciclos.
222
Tecnologías de purificación de agua
Una tercera aplicación consiste en una varilla UV, que es un simple dispositivo que funciona sumergiéndolo en agua
(p.ej., en un vaso, botella o bote) y se enciende con un botón. Puede purificar un litro de agua en 90 segundos y
funciona con una simple batería AA durante 200 usos aproximadamente.
Advertencias
La desinfección UV no elimina partículas orgánicas o inorgánicas disueltas en el agua.
Características técnicas y económicas
Las lámparas UV tienen una alta eficiencia, de hasta el 99,99 %: matan bacterias, esporas de moho, algas, virus y
levaduras. El caudal de salida también es alto, unos 3,5 litros por minuto. En el caso de las lámparas portátiles, el
índice de flujo es de menos de 1 litro por minuto.
El coste es elevado: la lámpara tiene un coste de 50 a 110 dólares y los filtros cuestan casi 10-15 dólares (menos si se
acopla a un filtro de arcilla). En el caso de los sistemas fijos, es necesario reemplazar la lámpara interna cada año y
puede costar de 30 a 60 dólares.
El consumo eléctrico es bajo (de 4 a 6 W) y puede acoplarse fácilmente a un módulo FV o a una batería.
Muestra de aplicación
La UV solar es una tecnología difundida ampliamente en Europa y los EE.UU., pero también se considera una solución
apropiada para el tratamiento de agua en aplicaciones domésticas.
223
Filtro de membrana
Descripción de la tecnología
Los filtros de membrana se han convertido en una tecnología eficiente y fiable para el tratamiento de agua, también
para aplicaciones domésticas. Su ventaja principal es que funcionan sin necesidad de añadir sustancias externas o
químicas, y no requieren uso de energía (solo para bombear agua en el caso de grandes plantas de tratamiento).
El termino tecnología de membrana se refiere a una serie de procesos de
separación diferentes y muy característicos basados en la presencia de
membranas semipermeables que funcionan según el siguiente principio: la
membrana actúa como un filtro muy específico a través del cual fluye el agua,
mientras se capturan sólidos en suspensión y otras sustancias. Los principales
procesos de membrana usan microfiltrado, ultrafiltrado, nanofiltrado y osmosis
inversa. Todos estos procesos son impulsados a presión y se usan para la
purificación de agua a pequeña y gran escala, para fines domésticos e
industriales. Esta ficha técnica se centra en las tecnologías que se pueden usar a
nivel doméstico.
Requisitos de utilización
Las soluciones de filtro de membrana para uso doméstico se componen normalmente de pequeñas botellas o
depósitos, y tienen que manipularse con las manos limpias (p. ej., abrir la boquilla de las botellas con las manos
limpias).
Funcionamiento y mantenimiento
Todas las soluciones domesticas requieren un mantenimiento correcto y seguir un procedimiento específico. A
continuación, se indican las fases comunes y generales:
 Limpieza del filtro: es necesario limpiar frecuentemente el filtro (llamado cartucho) para eliminar los
contaminantes atrapados. El proceso de limpieza consiste normalmente en sumergirlo en una cubeta de agua
tibia durante media hora mientras y remover suavemente para eliminar la suciedad o residuos. A
continuación, debe enjuagarse con agua corriente limpia y dejar secar durante horas en un ambiente fresco.
 Limpieza de los componentes: es necesario limpiar periódicamente los componentes de plástico y externos
con un trapo suave y una solución de detergente en agua tibia.
 Sustitución de los componentes: es necesario retirar los filtros y boquillas deteriorados o consumidos. El
número de litros que pueden tratarse antes de cambiar los filtros depende del modelo; normalmente varía
entre 1000 y 5000 litros para fines domésticos.
224
Tecnologías de purificación de agua
Características morfológicas y tamaño
Hay muchas tecnologías de filtro de membrana para
uso doméstico y comunitario. A continuación se
presentan los modelos más comunes:



Botellas: estas son simples botellas con un
filtro interno permeable al agua, pero no a los
contaminantes. Estos modelos se diseñan
normalmente para limpiar el agua de virus,
bacterias, quistes, parásitos, hongos y
cualquier otro patógeno o partícula acuáticos
hasta 15-20 nanómetros de tamaño. Permiten
procesar 5000 litros de agua limpia y estéril.
Bidones: funcionan con el mismo principio y
los mismos resultados que la botella, pero su
tamaño permite a los usuarios filtrar y
almacenar hasta 20 litros de agua, y procesar
hasta 20000 litros de agua potable limpia y
estéril.
Depósitos grandes: grandes tanques de
almacenamiento capaces de dar salida a un
máximo de 2 millones de litros de agua
potable, estéril y segura. Son idóneos para
hospitales, escuelas y contextos humanitarios.
Normalmente contienen tecnología de
nanofiltrado, que elimina todos los patógenos
acuáticos
microbiológicos,
incluyendo
bacterias, virus, quistes, parásitos y hongos del
agua.
Advertencias
Es importante evitar almacenar agua a temperaturas extremadamente altas y congelar el agua dentro del dispositivo.
Características técnicas y económicas
La característica más importante que permite distinguir cada dispositivo es el tamaño del poro del filtro, que afecta la
capacidad de filtración y los tipos de contaminantes que puede filtrar. La tabla siguiente presenta las características
del proceso principal:
Tamaño del
poro
Masa
molecular
>10
Proceso
Remoción de
filtro clásico
>0,1 µm
> 5000 kDa
microfiltración
bacterias nocivas, levaduras, partículas
100-2 nm
5-5000 kDa
ultrafiltración
bacterias, macromoléculas, proteínas, virus más nocivos
virus, 2 – iones de valencia
2-1 nm
0,1-5 kDa
nanofiltración
http://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_technology
- cite_note-enf-5
<1 nm
<100 Da
osmosis inversa
Sales, moléculas orgánicas pequeñas
La ultrafiltración se realiza en los dispositivos domésticos y comunitarios mencionados anteriormente. El coste de
cada sistema depende principalmente del tamaño del modelo:
- Desde 20–40 dólares hasta 100 dólares para las botellas
- Desde 100 a 300 dólares para los bidones: depende principalmente de la vida útil de los filtros.
- Hasta miles de dólares para los sistemas de depósitos grandes.
225
Muestra de aplicación
Estos dos ejemplos de modelos fiables y eficientes son comercializados por las marcas LifeStraw
(http://www.buylifestraw.com/) y Lifesaver (http://www.lifesaversystems.com/): ofrecen un gran número de
productos que pueden ser apropiados en contextos humanitarios y en países en vías de desarrollo.
226
Tecnologías de purificación de agua
LÁMPARAS UV
DESTILACIÓN SOLAR
BIOFILTRO
Tablas comparativas
Fortalezas
 Alta eficacia
 Remoción de
turbiedad, color y
olor
 Se puede construir
con materiales
locales
 Duradero
 Mantenimiento
mínimo
 Remoción de sal,
nitratos, metales
pesados,
patógenos y otros
contaminantes
biológicos
 Se puede construir
con materiales
locales
 Duradero
 Mantenimiento
mínimo
Debilidades
Oportunidades
 Agua contaminada
 Sin tratamiento
biológica y
químico
físicamente
 Portabilidad
limitada
 Turbiedad limitada
(50 NTU)
 Baja eficacia la
primera semana
después del
mantenimiento
 Alto contenido de
 Poco agua
sal en el agua
destilada a diario
 No para aguas
por metro
subterráneas
cuadrado
 Debería añadirse
un poco de agua
salina
Amenazas
 Contaminación
química



 Contaminación


Altamente eficaz
Sin adición de
sustancias
químicas como el
cloro
No cambia el
gusto, color ni olor
Portátil
Hay que quitar
antes turbiedad,
hierro y ácido
húmico y fúlvico
del agua
 Contaminación
química
química
 Contaminación
física
227
FILTROS DE
MEMBRANA





Altamente eficaz
Sin adición de
sustancias
químicas como el
cloro
No cambia el
gusto, color ni olor
Portátil
No necesita
energía


Sin tratamiento
químico
Alto coste


Agua contaminada
biológica y
físicamente
Bajas
temperaturas
 Contaminación
química
228
Capítulo sobre innovación
7 Hacia la innovación en contextos humanitarios
y asentamientos informales
El propósito de este capítulo es describir la metodología adoptada para seleccionar y ejecutar las
innovaciones tecnológicas en los proyectos piloto de SET4food. También se ofrece una descripción técnica
de las soluciones adoptadas. Se muestra cómo de un proceso de selección pueden surgir soluciones
innovadoras cuando hay un intercambio de ideas y un acercamiento multidisciplinario. El concepto de
innovación va más allá del concepto de invención e incluye cualquier adaptación, mejora o cambio que
pueda realizarse. Lo más importante de este concepto es identificar una nueva solución capaz de satisfacer,
de un modo más eficiente, una necesidad local específica; de este modo, los nuevos estándares o modelos
comerciales también pueden considerarse “innovación”. La metodología se centra en la gente, es decir, la
innovación está motivada y promovida por las necesidades del usuario final.
Para estos tres estudios de caso, se han elegido como ubicaciones campamentos o asentamientos
informales temporales, casi permanentes o permanentes, pero el acercamiento metodológico que se
describe aquí se puede aplicar a cualquier ubicación, siempre que se den algunas características.
7.1 Metodología
Las tecnologías adecuadas1 seleccionadas para los tres estudios de caso representan los resultados de la
metodología descrita a continuación, que se ha aplicado en estos contextos específicos. El objetivo de la
metodología es proporcionar a los agentes humanitarios un procedimiento estructurado para seleccionar e
introducir tecnologías de energía innovadoras y apropiadas para la utilización de los alimentos en
campamentos o asentamientos informales temporales, casi permanentes y permanentes.
Las diferentes soluciones dependen de las limitaciones, necesidades y recursos locales. Hay que subrayar
algunas premisas relativas al uso de la metodología para entender la finalidad de este capítulo:
-
En contextos diferentes, pueden surgir soluciones innovadores diferentes, puesto que las necesidades
locales impulsan la selección.
Para el mismo contexto, las soluciones elegidas por diferentes equipos de profesionales pueden variar,
puesto que la innovación es un proceso creativo que implica a gente con diferentes ideas y opiniones.
Diferentes limitaciones de tiempo también pueden conducir a diferentes soluciones, puesto que el
proceso puede requerir tiempo para proporcionar los mejores resultados.
-
A continuación, se resumen los pasos para adoptar una metodología (figura 56):
a) Identificación de prioridades: esta fase es necesaria para identificar las necesidades y definir las
prioridades en el área de intervención. Se tienen que identificar las prioridades según las necesidades
de la comunidad local:
a. Las necesidades básicas de los hogares
b. Los servicios comunitarios
c. Actividades productivas para las industrias agrícola y rural
1
A technology should be considered appropriate when it is sustainable from an environmental, ethical, cultural, social, political,
and economical point of view, depending on the specific context.
229
Esta información preliminar es utilizada por los socios del proyecto (Politecnico di Milano y COOPI) para
avanzar a un paso posterior y más profundo de recopilación de datos. Este paso se lleva a cabo a través de
la distribución de cuestionarios apropiados a los beneficiarios con el fin de obtener una valoración
específica de las prioridades y necesidades. El personal local tiene que participar en el proceso de
recopilación de datos (cuestionarios) y en una sesión informativa preliminar.
Este análisis detallado permite obtener una primera valoración de las condiciones de vida, prioridades,
desafíos, barreras y necesidades relativas a la seguridad alimentaria en el contexto humanitario.
Esta fase conduce a la definición de las principales metas de la intervención.
b) Diagnóstico: durante la fase de diagnóstico, la demanda de energía se evalúa según las
necesidades; el cálculo del consumo de agua y alimentos define la carga global que deberán
satisfacer las soluciones energéticas. Es importante llevar a cabo una valoración de referencia para
identificar el marco institucional local y todas las partes interesadas. Se deben tener en cuenta las
restricciones o vínculos derivados de las características específicas del asentamiento, puesto que
este tipo de elementos puede influir considerablemente en el diseño de la solución (soluciones a
nivel doméstico y comunitario). Los cuestionarios mencionados anteriormente también están
diseñados para proporcionar información para este tipo de diagnóstico.
Esta fase permitirá definir las necesidades a satisfacer y las limitaciones que la solución tecnológica debe
cubrir y respetar.
c) Selección de estrategia: dentro de esta fase, se acomete la selección de la estrategia de
intervención, teniendo en cuenta la información recopilada en el paso anterior y usando un sistema de
apoyo a las decisiones (DSS) para facilitar esta selección.
En los proyectos piloto de SET4food, la estrategia concierne a la identificación de áreas de intervención y
los escenarios tecnológicos más apropiados. Esta fase es asistida por el DSS, desarrollado por el Politecnico
di Milano, que simplifica la selección de la estrategia y de las tecnologías más apropiadas según el contexto
especifico usando indicadores específicos. A continuación, se indican los pasos principales seguidos por el
DSS (la herramienta está disponible para los usuarios registrados en el sitio web de SET4food, www.
set4food.org/tools):
- Selección de macroáreas. Se han identificado cinco macroáreas: cocinado, conservación de alimentos,
generación de energía, suministro de agua y tratamiento de agua. Para cada macro área, la selección se
lleva a cabo mediante preguntas específicas.
- Selección de indicadores. Dentro de cada macroárea se evalúan los indicadores seleccionados a partir de
la combinación de necesidades y recursos locales. Estos indicadores permiten definir la estrategia de
intervención más apropiada para las áreas preseleccionadas.
- Clasificación de alternativas viables. El DSS proporciona una clasificación de tecnologías apropiadas para
todas las macroáreas previamente seleccionadas gracias al uso de indicadores, que permiten valorar los
aspectos tecnológicos, económicos, sociales y medioambientales.
Esta fase permitirá seleccionar la estrategia de intervención al emparejar las tecnologías más apropiadas
con las necesidades locales.
230
Capítulo sobre innovación
d) Selección de tecnologías e innovación. Este paso supone la elección final de las tecnologías más
apropiadas: el DSS proporciona una clasificación de tecnologías potencialmente apropiadas y, a
continuación, se comprueba su viabilidad respecto a las limitaciones, oportunidades locales y
disponibilidad y asequibilidad de dispositivos en el mercado local.
Se puede emprender un proceso de adaptación para investigar si la tecnología actual puede ser modificada
fácilmente para ajustarse mejor a las necesidades y costumbres locales. La siguiente sección presenta
algunos ejemplos de adaptación de tecnologías preexistentes a las necesidades locales.
Esta fase permitirá realizar una selección final de las tecnologías más apropiadas.
En el proyecto SET4food, los principales factores diferenciados que han conducido a la innovación, según
esta metodología, han sido:


El acercamiento multidisciplinario y la cooperación entre diferentes partes interesadas con
diferentes destrezas y antecedentes científicos.
Atención sensata al marco local (prioridades, necesidad y limitaciones).
Particularmente, la sinergia entre el Departamento de Energía y el Departamento de arquitectura, medio
ambiente construido e ingeniería de la construcción del Politecnico di Milano y el personal de COOPI –
COOPERAZIONE INTERNAZIONALE ha hecho posible compartir diferentes ideas, conocimientos técnicos y
competencias.
Figura 1 : adaptación/innovación - planificación de la selección de una tecnología.
231
7.2 Tecnologías adecuadas identificadas para los estudios de
caso
La metodología permite diseñar sistemas de energía siguiendo un acercamiento basado en la unión de
“necesidad-recurso” a partir del contexto local: detrás una demanda siempre hay una necesidad
(específica) y, para proporcionar un suministro, se tiene que usar un recurso (específico). Este acercamiento
lleva a elegir las llamadas tecnologías adecuadas que, en este proyecto, es cualquier tecnología que
permita:
-
el uso más rentable de los recursos naturales locales y de los otros recursos necesarios, como
recursos humanos, económicos, técnicos, etc.
una mejora de los aspectos sociales;
una alta adaptabilidad a un entorno social y cultural concreto.
En los siguientes párrafos se describen desde una perspectiva tecnológica algunas de las tecnologías
innovadoras definidas para los tres proyectos piloto. También se destacan las características más relevantes
del contexto en el que se han aplicado, y se hace referencia a las cinco macroáreas de intervención.
232
Capítulo sobre innovación
7.2.1 Caso A
a)
Identificación de prioridades
En el primer estudio de caso se han seleccionado cinco asentamientos cercanos. Las características principales y necesidades locales se resumen en la tabla 10:
Tabla 10: principales necesidades y recursos del estudio de caso A.
b)
Asentamiento
Personas
- TIPO: asentamiento
informal.
- ESTRUCTURA: tiendas
hechas de madera,
contrachapado y láminas
de plástico/metal y una
estructura de cemento de
cuatro suelos.
- HHs: 199.
- PERSONAS: 985.
- CAPACIDAD: alta capacidad
de construcción.
Cocinado
Energía eléctrica
NECESIDAD: reducir el coste
y el uso de combustible.
NECESIDAD: la gente
necesita electricidad para
iluminación, alumbrado
nocturno externo, luz hasta
el patio comunitario y
escaleras, cargar el móvil.
Conservación de alimentos
NECESIDAD: aumentar el
número de personas con la
posibilidad de conservar
alimentos frescos.
Suministro de agua
NECESIDAD: una pequeña
fracción de personas que
viven en las tiendas usa
agua contaminada que
tiene que tratarse.
Diagnóstico
La diseminación de los cuestionarios ha proporcionado la siguiente información relativa a la valoración local, la demanda de energía, las limitaciones locales y
las partes implicadas.
Cocinado
Energía eléctrica
- TIPOLOGÍA DE ALIMENTOS:
alimentos secos y frescos.
- COMBUSTIBLE: madera comprada
en el mercado local y/o gas
comprado en el mercado local.
- TECNOLOGÍA: fuego de tres piedras
para la gente que usa madera y
quemadores para el resto.
- SITIO: la gente cocina en exteriores e
interiores.
- TECNOLOGÍA: conexión a la red.
- DISPONIBILIDAD: conexión ilegal
seis horas al día para las tiendas;
conexión legal seis horas al día
para la gente que vive en el
edificio.
- LIMITACIONES: las soluciones
orientadas a la comunidad y al uso
compartido son aceptadas por la
gente que vive en el edificio y
Preservación de los
alimentos
- INSTALACIONES
USADAS: ninguna.
- LIMITACIONES: las
soluciones orientadas
a la comunidad y al
uso compartido son
aceptadas por la gente
que vive en el edificio
y algunas tiendas
Suministro de agua
Recursos
Partes interesadas
locales
- SUMINISTRADOR: pozo
público y cisternas.
- CONTAMINANTE: presente,
biológico.
- TRATAMIENTO ACTUAL:
ninguno.
- LIMITACIONES: las
soluciones orientadas a la
comunidad y al uso
compartido son aceptadas
- Alto potencial solar
(de 2,5 a 8
kWh/m2/día).
- Alto potencial
eólico,
particularmente en
el tejado del edificio.
- Condiciones
climáticas
moderadas (de 10 a
- Gente que vive en los
campamentos.
- Alcalde de la ciudad,
que espera ser
informado
constantemente
acerca de las
tecnologías instaladas.
- Fabricantes y
artesanos locales.
233
- TECNOLOGÍAS EN EL MERCADO:
quemador de gas.
- LIMITACIONES: las soluciones
orientadas a la comunidad y al uso
compartido son aceptadas por la
gente que vive en el edificio y
algunas tiendas.
- POTENCIA ESTIMADA: 4 – 6 kW por
cocina por familia; esta es la
potencia térmica que la cocina
debería transferir a la cazuela.
c)
algunas tiendas.
- CARGA ELÉCTRICA ESTIMADA:
o 0,18 kWh por día por familia,
proporcionada con dos
bombillas LED y dos luces de
seguridad. Se estima una
potencia máxima de 20 W por
familia.
o 0,48 kWh por día por familia,
proporcionada con dos
bombillas LED, dos luces de
seguridad y un refrigerador
termoeléctrico. Se estima una
potencia máxima de 70 W por
familia.
o 0,580 kWh por día por familia,
proporcionada con dos
bombillas LED, dos luces de
seguridad y un refrigerador
termoeléctrico. Se estima una
potencia máxima de 90 W por
familia.
o 1,8 kWh por día por
refrigerador comunitario. Se
estima una potencia máxima de
300 W por refrigerador.
por la gente que vive en el
edificio y algunas tiendas
- CANTIDAD: se estima una
cantidad de 15 litros de
agua tratada por familia y
día.
25 °C).
Selección de la estrategia
Basándose en información previa, se ha definido la siguiente estrategia:
Cocinado
Energía eléctrica
Conservación de alimentos
Suministro de agua
- Cocinas mejoradas hechas localmente
como alternativa al fuego de tres piedras.
- Accesorios técnicos para mejorar la
eficiencia de quemadores de gas.
- Sistemas alternativos con almacenamiento
para reducir los problemas debidos a
apagones y para aumentar la disponibilidad
de suministro eléctrico.
- Explotación del recurso eólico.
- Uso posible de sistemas de refrigeración
pasivos gracias a condiciones climáticas
moderadas.
- Aumento del número de sistemas
eléctricos.
- No se necesitan sistemas de bombeo.
- Sistemas UV adoptados.
234
Capítulo sobre innovación
d) Selección de las tecnologías e innovación
A continuación, se presentan las tecnologías seleccionadas para el CASO A y una descripción de las alternativas innovadoras asociadas.
Cocinado
Energía eléctrica
Conservación de alimentos
Suministro de agua
- Microgasificador mejorado.
- SHS: sistema PV autónomo para alumbrado
(interior y exterior).
- 1 x Envasado al vacío (bomba).
- 2 x Envasado al vacío (recarga, 15 bolsas
por familia).
- Purificación de agua UV en punto de uso
(SteriPEN).
- Incorporación de falda de cazuela (potskirt) para quemadores de gas.
- Olla a presión.
- MICRO-RED híbrida impulsada por PV –
viento – baterías para ocho refrigeradores
(cargas primarias) y más cargas auxiliares
(p.ej., iluminación, ICT, bomba, etc.).
- Pequeño refrigerador termoeléctrico en CC
(30 l).
- Refrigerador comunitario (500 l) con
compartimentos múltiples individuales.
235
Para algunas soluciones tecnológicas, ha sido posible introducir algunas adaptaciones e innovaciones que
satisfacen la necesidad local de una manera más eficiente que la tecnología comercial estándar. Se
presentan a continuación:
Microgasificador mejorado
Modelo clásico y características: los microgasificadores son unas cocinas particulares que tienen la ventaja
de tener una combustión multifase para aumentar la eficiencia y reducir las emisiones durante el cocinado.
Existen muy pocos modelos comerciales de microgasificador. Uno de ellos es un modelo desarrollado por
Blucomb, un grupo académico de la universidad italiana de Udine. Blucomb ha desarrollado un pequeño
microgasificador llamado ELSA, que se compone de láminas de metal preensambladas (figura 57). Estas son
las características principales de este modelo:





La forma extendida de su cámara de combustión, que permite la combustión multifase y la
producción de gas de madera.
Muy pocas emisiones de PM y alta eficiencia.
1 kW de energía térmica transferido a la cazuela.
Compatibilidad con una cazuela de 0,5 litros de capacidad.
Puede alimentarse con unos 0,3 kg de pequeños pellets.
Limitaciones y restricciones: esta tecnología ha sido seleccionada
para el asentamiento del estudio de caso A, donde la gente solo
cocina con quemadores de madera en fuegos de tres piedras muy
poco eficientes. Esto conlleva tres consecuencias negativas
principales:
1) Alto gasto en compra de madera.
2) Mucho tiempo empleado en su recolección.
3) Enfermedades causadas por cocinar en interiores.
El microgasificador puede mitigar estos efectos, ya que permite
disminuir el consumo de madera y reducir las emisiones.
El conocimiento del contexto local y la información proporcionada
por el personal de COOPI han resaltado la incompatibilidad entre las
características de la ELSA clásica y las costumbres y necesidades de
cocinado de la gente en el asentamiento. De hecho:


Figura 57: ELSA clásica
Figure 2 – Classical ELSA model.
Debido al tamaño de los hogares (5 a 6 personas) y al tamaño de los alimentos cocinados, se
requieren cazuelas de 4 a 5 litros.
El modelo clásico de ELSA requiere pequeños pellets con una longitud y diámetro de menos de 3
cm y 1 cm respectivamente, que no siempre están disponibles o pueden no ser asequibles.
La solución innovadora: dadas estas consideraciones previas, y debido a que la gente del asentamiento
presenta capacidades de construcción técnicamente altas, la solución propuesta por el Politecnico di
Milano ha sido un modelo de ELSA casero y mejorado. Gracias a las indicaciones y esquemas de Blucomb,
se ha formado a los artesanos locales para construir moldes de metal de los microgasificadores a escala
1:2.24 y finalmente ensamblar la cocina. Las características técnicas de las soluciones finales se presentan
en la tabla 11.
236
Capítulo sobre innovación
Tabla 11 : características técnicas del microgasificador mejorado.
Nombre
Microgasificador mejorado
ELSA
Capacidad [l]
6
Potencia [kW]
5
Material
Acero inoxidable
Combustible
Trozos de madera y
pequeñas ramas
Falda de cazuela para quemador de gas
Modelo clásico y características. La falda de cazuela es un dispositivo simple que se coloca alrededor de la
cazuela durante las actividades de cocinado para aumentar la eficiencia termal de la cocina. No existe una
configuración estándar de falda de cazuela, porque depende estrictamente del tipo de cocina y cazuelas
usadas. Las faldas de cazuela se aplican normalmente a cocinas de leña tradicionales para reducir la pérdida
de calor. En la mayoría de casos son simples anillos circulares de metal que se sitúan sobre la parte superior
de la cocina, alrededor de la cazuela.
Limitaciones y restricciones. Se han seleccionado las faldas de cazuela para
gente que cocina con quemadores de gas, con un gasto considerable en
suministro de combustible. Si se aplican a quemadores de gas, pueden reducir
las pérdidas de calor, aumentar así el rendimiento general de las cocinas y
reducir el consumo de combustible. Los principales límites de los modelos
clásicos son:



Cazuela comercial: las faldas para cocinas de leña no pueden aplicarse
a los quemadores de gas usados en los asentamientos, porque tienen
formas diferentes.
No se han encontrado ejemplos comerciales de faldas de cazuela
Figura 3 – Falda de cazuela clásica
aplicados a quemadores de gas.
para cocinas de leña.
Durante el funcionamiento de la cocina, este componente se calienta
fácilmente y puede ser peligroso para las personas que no está familiarizadas con él.
Dicho esto, la solución es una falda de cazuela adaptada, diseñada específicamente para los quemadores de
gas usados en los asentamientos.
La solución innovadora. Para el proceso de adaptación de la falda de
cazuela se han seguido los siguientes pasos:


Obtención de la información relativa a los quemadores de gas usados
en los dos asentamientos (figura 59) a partir del análisis del contexto,
mediante cuestionarios y fotografías.
Análisis de las características técnicas y diseño de los quemadores de
gas.
237en los
Figura 4 - Quemador de gas usado
asentamientos en el CASO A.


Diseño de la falda de cazuela adaptada, que se sitúa sobre los soportes de los quemadores con la ayuda
de cinco tallados, que permiten:
− que el aire pueda entrar desde el fondo;
− poder colocar la falda de cazuela firmemente sobre el quemador;
− que los gases calientes producidos por la combustión a través del
canal fluyan a través del canal entre la falda de cazuela y la
cazuela.
La definición de mejoras técnicas adicionales para incrementar la
seguridad del dispositivo:
− Se ha añadido un aislamiento térmico del entorno para evitar
quemaduras (figura 61).
− Se han creado pequeños agujeros en una parte del anillo para
permitir que los gases calientes escapen antes de llegar a la parte
superior de la cazuela (para evitar daños en las manos) (figura
60).
Figura 5 - Diseño adaptado.
Como la gente local tenía grandes destrezas de construcción, las faldas de cazuela se realizaron localmente.
Tabla 12: falda de cazuela innovadora de SET4food.
Nombre
Falda
de
SET4food
Material
Acero inoxidable
cazuela
Coste [$]
Compatibilidad de la cocina
Quemador de gas
Reducción de combustible si se aplica a
un quemador de gas
Figura 61: falda de cazuela SET4food ejecutada en los campamentos del CASO A.
Refrigerador comunitario con compartimentos individuales múltiples
Modelo clásico y características. El compresor mecánico de vapor es la solución más sencilla adoptada en
refrigeradores y congeladores para aplicaciones domésticas. Generalmente los refrigeradores y
238
Capítulo sobre innovación
congeladores consisten en un sistema compacto que incluye una cámara aislada. Pueden tener un volumen
variable, de 30 litros a varios metros cúbicos. Sin embargo, puesto que los sistemas con menor volumen
tienen por lo general una eficiencia menor y un coste específico más alto si se comparan con componentes
más grandes, casi siempre se recomienda la aplicación de un refrigerador con un volumen mayor de 200
litros.
Limitaciones y restricciones. La comprensión en profundidad del contexto pone de manifiesto varias
restricciones a la aplicación estándar de un refrigerador clásico:


En el asentamiento del estudio de caso A, la gente come alimentos secos principalmente, no están
familiarizados con sistemas de refrigeración y, por lo tanto, los refrigeradores clásicos no son
apropiados y son demasiado grandes.
En este asentamiento, la electricidad solo se suministra durante unas cuantas horas al día y no llega
a todos los hogares.
Por estas razones se requiere una idea innovadora para la introducción de refrigeradores.
La solución innovadora. La aplicación de un “refrigerador comunitario” con pequeños compartimentos
independientes permite tener mayor eficiencia que otro sistema más pequeño disponible en el mercado. El
refrigerador cuenta con una capacidad global de 700 litros y está dividido en ocho compartimentos
independientes de 90 litros aproximadamente. Se asigna cada compartimento a una única familia y se
puede cerrar con una llave personal. El refrigerador comunitario se coloca en un espacio común y está
diseñado para funcionar en caso de suministro de energía discontinuo mediante la integración de una placa
eutéctica, que prolonga la capacidad térmica del sistema. Este almacenamiento térmico permite mantener
la temperatura interna (establecida en 8 °C) durante 10 horas aproximadamente sin suministro de
corriente.
Tabla 13: refrigerador SET4food con múltiples compartimentos.
Nombre
Refrigerador SET4food
Coste [$]
3000
Tipo
Compresor de vapor
Dimensión
72 x 79 x 205 cm
Capacidad
700 litros
Controlador de temperatura
Termostato digital
Temperatura
-2/+8 °C
Absorción de energía
350 W
Voltaje
230 V/50Hz
Acumulación de almacenamiento
térmico
Superficie de almacenamiento
térmico
Peso de almacenamiento térmico
870 Wh
0.94 m2
26 kg
239
Microrred hibrida
Modelos clásicos y características. Tradicionalmente, en áreas rurales o asentamientos informales, los
generadores diésel (grupos electrógenos) son las principales opciones comunes adoptadas para suministrar
energía. Son una tecnología familiar, altamente modular en energía, con una instalación y mantenimiento
fáciles y un coste de inversión limitado. Sin embargo, tienen altos costes de funcionamiento y pueden sufrir
apagones debido a interrupciones en la cadena de suministro. Además, pueden contribuir a la emisión local
de contaminantes en el aire. Desde la última década, se ha promovido la aplicación de sistemas basados en
energías renovables como una solución de energía gratuita innovadora, limpia y sin costes de
funcionamiento. Para este modelo, los sistemas FV asociados a baterías de plomo-ácido son la opción más
común. Estos sistemas se llaman microrredes si se alimentan diferentes cargas y los índices de energía
suministrados por los paneles FV aumentan a unos kW (> 1-2 kWp).
Se ha seleccionado una microrred basada en PV como la mejor opción para suministrar energía a las
baterías del refrigerador comunitario (con ocho compartimentos) y más cargas auxiliares (p. ej.,
iluminación, TIC, etc.) en el asentamiento objeto del estudio de caso A. A pesar de que esto puede
considerarse un sistema de energía innovador en comparación con los grupos electrógenos, se han
reconocido algunas limitaciones acerca del contexto de aplicación específico, y se han identificado y
ejecutado innovaciones específicas dentro del proyecto.
Limitaciones y restricciones. Se han identificado tres problemas principales al analizar las microrredes FV
dentro de este contexto concreto.
1. Preservar la vida útil de las baterías mediante la integración de múltiples fuentes: las baterías son uno de
los dispositivos más caros y delicados de la microrred FV. Para reducir su capacidad total (para reducir los
costes de inversión) y prolongar su vida útil, una opción es integrar diferentes fuentes de energía para
compensar mutuamente sus propias limitaciones. Añadir otra fuente de energía permite reducir la
capacidad de la batería (servicio reducido de energía de batería) si la nueva fuente está disponible cuando
la otra no lo está (por la noche, en el caso de sistemas FV). Sin embargo puede que, al añadir una nueva
fuente de energía, haya un requerimiento más alto de servicio de energía de las baterías, para compensar
la fluctuación de energía entre fuentes y cargas. En particular, para el estudio de caso A, la generación
eólica ha sido identificada como opción posible para integrarse con la FV.
2 Evaluando la disponibilidad potencial del viento: para evaluar el potencial eólico y así calcular el índice de
energía de los sistemas eólicos que se integrarán con la microrred FV, se necesitan datos sobre el viento.
Sin embargo, las tareas de medición de velocidad del viento son poco frecuentes en los países emergentes
y especialmente en áreas remotas.
3 Evaluando el funcionamiento de la microrred: diseñar microrredes en un contexto que no permite reunir
todos los datos necesarios es una tarea compleja. Por lo tanto, supervisar el funcionamiento del sistema
(productividad energética de las diferentes fuentes de energía, carga y comportamiento de baterías, etc.)
permite hacer un análisis ex-post del sistema y, cuando sea posible, realizar modificaciones en la
micorrored.
La solución innovadora. Teniendo en cuenta las consideraciones previas, el equipo de investigación del
Politecnico di Milano ha identificado una serie de soluciones innovadoras para poder proporcionar
suministro de energía a los refrigeradores comunitarios con ocho compartimentos y otras cargas auxiliares.
La figura 62 muestra la arquitectura propuesta para la microrred. El sistema integra 3kW de FV solar con un
eje horizontal de turbina eólica de 2,5 kW. Es más, se ha añadido un banco de baterías de 25 kWh para
asegurar la continuidad del suministro. Las cargas primarias darán como resultado una carga pico de 300 W
por refrigerador, con un consumo de alrededor de 3.600 Wh/día.
240
Capítulo sobre innovación
Figure 62: arquitectura propuesta para la microrred.
Además de la solución innovadora de integrar sistemas FV y eólico, una nueva característica de la
arquitectura propuesta se basa en el convertidor considerado en el diseño. Efectivamente, permitirá
emparejar la microrred con otra fuente de energía auxiliar, ya sea un generador diésel o una red. Esta
opción se ha considerado para hacer frente a la posibilidad de un aumento en los requerimientos de
energía. Además, el convertidor también debe permitir una gestión “inteligente” de las cargas en función
de dos niveles de prioridad: las cargas primarias (refrigeradores) siempre tendrán corriente, mientras que
las cargas auxiliares (iluminación, TIC, bombeo, etc.) serán alimentadas sólo cuando la SOC de la batería
esté dentro de un umbral definido.
Se ha considerado esta solución, porque no se conocía la productividad real de la turbina eólica en el
momento de diseñar el sistema y, por lo tanto, se ha dimensionado el FV para garantizar la energía para los
refrigeradores, mientras que la energía extra proveniente del viento respaldará el FV y, de este modo, se
podrá proporcionar energía también a las cargas auxiliares.
Además, para optimizar la explotación del recurso eólico y su integración con los sistemas solares, se ha
llevado a cabo una campaña de medición para proporcionar muestras precisas de datos eólicos. La figura
63 muestra la elaboración de una recopilación de datos eólicos in situ. Se calcula la tendencia de la
velocidad media del viento a lo largo de seis días por minuto. Estos datos permitirán determinar la
disponibilidad de viento local y así evaluar la productividad de la turbina eólica para establecer mejor la
gestión de cargas.
Minute Averaged Wind Speed [m/s]
25
20
15
10
5
0
0:00 11:40 23:20 11:00 22:40 10:20 22:00 9:40 21:20 9:00 20:40 8:20 20:00
Figura 63: recopilación preliminar de datos eólicos.
241
Además de los datos del recurso eólico, para llevar a cabo el análisis ex-post de la microrred, es necesario
supervisarla (es decir, evaluar y cuantificar la efectividad de la arquitectura). Con esta finalidad, la
arquitectura (figura 62) abarca varios contadores de energía: en la parte CC de las fuentes de energía y en
la parte CA de los dos niveles de carga. Estos datos permitirán revisar el diseño de la microrred,
principalmente con respecto a la definición de los puntos establecidos para el control de la red y de la
gestión de la fuente de energía y el almacenamiento (p. ej., valores del umbral de SOC, control de la
MPPT/RPPT FV, gestión de las cargas auxiliares, etc.).
Además de todo esto, las actividades de supervisión a largo plazo permitirán llevar a cabo también un
análisis de coste/beneficio, lo cual supone un elemento innovador adicional. Esto significa que se calculará
el coste de la electricidad suministrada (el coste nivelado de la energía) y, de este modo, se evaluará
posteriormente la idoneidad de esta solución con respecto a otras opciones reconocidas para este
contexto.
242
Capítulo sobre innovación
7.2.2 Caso B
e) Identificación de prioridades
En el segundo caso se ha seleccionado un campamento de refugiados. Sus características básicas y necesidades locales se resumen en la tabla 14:
Tabla 14: principales necesidades y recursos del CASO B.
Asentamiento
Personas
- TIPO: campamento de
refugiados.
- ESTRUCTURA: refugios de
arcilla o tiendas que
ocupan entre 0,8 y 1,8 m2.
- HH: 1250.
- PERSONAS: 3380.
- CAPACIDAD: sin destrezas
técnicas y pocos artesanos
diestros.
f)
Cocinado
Energía eléctrica
NECESIDAD: reducir el
consumo de madera y
problemas de salud y
económicos relacionados.
NECESIDAD: la gente
necesita electricidad para
iluminación, comunicación y
entretenimiento.
Conservación de alimentos
NECESIDAD: mejorar los
sistemas rudimentarios
actuales;
Suministro de agua
NECESIDAD: casi toda la
gente que vive en el
campamento usa agua no
contaminada, que no
necesita ser tratada.
Diagnóstico
La difusión de los cuestionarios proporciona la siguiente información en relación a la valoración local, demanda de energía y limitaciones locales y partes
implicadas.
Cocinado
Energía eléctrica
- TIPO DE ALIMENTO: alimentos secos
y frescos.
- COMBUSTIBLE: leña recolectada en
el área circundante o en el mercado.
- TECNOLOGÍA: fuego de tres piedras;
- SITIO: la gente cocina en exteriores.
- TECNOLOGÍAS EN EL MERCADO:
cocinas de leña.
- RESTRICCIONES: las soluciones
comunitarias y el uso compartido no
son aceptados por la gente que vive
en el campamento.
- POTENCIA ESTIMADA: 4 – 6 kW por
cocina por familia; esta es la energía
térmica que las cocinas transfieren a
la cazuela.
- TECNOLOGÍA: sistemas FV.
- DISPONIBILIDAD: poco fiable,
solo para oficinas y distribuidors.
- RESTRICCIONES: el sol es la única
solución renovable y disponible.
- CARGA ELÉCTRICA ESTIMADA: se
estiman 10 kWh por día para
abastecer dos centros
comunitarios provistos de dos
luces interiores que funcionan
durante seis horas, dos luces de
seguridad que funcionan durante
12 horas, dos congeladores que
consumen 2400 Wh/día. Una
energía eléctrica máxima de of
1,4 – 1,5 kW por día por centro.
Conservación de
alimentos
- INSTALACIONES
USADAS: secado (sol y
fuegos) y ahumadores
tradicionales.
- RESTRICCIONES: las
soluciones comunitarias
y el uso compartido no
son aceptados por la
gente que vive en el
campamento.
Suministro de agua
Recursos
- PROVEEDOR: bombeada en
pozos externos fuera del
campamento.
- CONTAMINANTE: ninguno
presente.
- TRATAMIENTO REAL:
ninguno.
- Muy alto potencial
solar (de 4,6 a 6,43
kWh/m2/día);
- Baja velocidad del
viento.
- Altas temperaturas a
lo largo del año (de
24,5 a 29 °C).
- Alta humedad de
marzo a noviembre
(70 % de media).
Partes implicadas
locales
- La gente que vive en
los campamentos.
- Fabricantes y
artesanos locales.
- Civiles que no aceptan
gente en el
campamento.
243
g) Selección de estrategia
Basándose en las informaciones previas, se ha definido la siguiente estrategia:
Cocinado
Energía eléctrica
Conservación de alimentos
Suministro de agua
- Modelos comerciales como alternativa al
fuego de tres piedras.
- Explotación del sol: sistemas solares para
mejorar la conservación de alimentos actual
y proporcionar electricidad para alumbrado.
- Sistemas eléctricos.
- Sistemas pasivos caseros.
- No se necesitan sistemas de bombeo.
- No se necesitan sistemas de tratamiento de
agua.
h) Selección de tecnologías e innovaciones
A continuación, se presentan las tecnologías seleccionadas para el CASO B y una descripción de las alternativas innovadoras asociadas.
Cocinado
Energía eléctrica
Conservación de alimentos
- Modelos comerciales de ICS (EcoZoom).
- Dos sistemas FV autónomos para
proporcionar conservación de alimentos e
iluminación a una parte del campamento;
los paneles son de tipo policristalino y
CIS/CIGS (película delgada).
- Antorcha solar o linterna con panel solar y
batería integrada en el aparato.
- SHS: 1 FV autónomo para 1
luz/antorcha/linterna LED y 1 puerto USB.
- Sistema de iluminación exterior: FV
autónomo.
-
Suministro de agua
Congelador comunitario en CC (240 litros);
Ahumador mejorado casero.
Secador solar mejorado casero.
Silos con paquetes de hielo.
244
Capítulo sobre innovación
Sistemas FV autónomos
Modelos clásicos y características. En el asentamiento objeto del estudio de caso B, se requiere suministro
de energía para la conservación de alimentos mediante congeladores y para iluminación. Se han
seleccionado dos edificios para equiparlos con un sistema de suministro para alimentar dos luces de
interior, dos luces de seguridad y dos congeladores. Un sistema FV autónomo para cada edificio genera la
energía eléctrica requerida. En este caso la configuración del sistema FV es estándar (figura 64): el
despliegue FV suministra energía a las baterías, que son emparejadas con un convertidor que conecta las
sección CC del sistema (paneles FV, cargador de batería y baterías de plomo-ácido: generación y
almacenaje) a la sección CA del sistema (cargas de usuarios).
DC section
PV Array
Battery
Charger
Battery
Bank
Inverter
DC/AC
AC link 1
AC link 2
Primary
Loads
Auxiliary
Loads
En relación con la aplicación de esta configuración de sistema, en áreas remotas o asentamientos
informales se han identificado algunas limitaciones con respecto al análisis de coste/beneficio de diferentes
soluciones tecnológicas en relación a los paneles FV.
Limitaciones y restricciones. En general, dentro de los proyectos de intervención impulsados por
donaciones en áreas remotas o asentamientos informales, la selección de la tecnología se basa solo en
limitaciones del presupuesto de costes de inversión. Los análisis comparativos de coste/beneficio de
diferentes tecnologías FV con rendimientos tecnoeconómicos no son frecuentes. Sin embargo, estos
análisis proporcionan una comprensión adicional para respaldar la selección de la opción tecnológica más
adecuada para cada área. Por ejemplo, comparar diferentes tecnologías FV puede influir en la elección.
Concretamente, si se comparan células FV policristalinas y células FV película delgada: se considera que la
primera es una opción interesante, porque es muy económica, pero se piensa que la segunda es una
solución de alto nivel. La elección no debería estar impulsada por el coste de inversión, porque los
problemas de polvo o suciedad, deterioro del rendimiento, mantenimiento apropiado del sistema,
funcionamiento adecuado del sistema son elementos que pueden poner en peligro los rendimientos
tecnoeconómicos de la vida real de un sistema FV con respecto a análisis teóricos ex-ante. Incluso la
naturaleza de las cargas eléctricas para estos contextos (incertidumbre, cambios rápidos en el tiempo, etc.)
contribuyen a limitar las capacidades para desarrollar análisis sólidos coste/beneficio ex-ante. El estudio de
caso B, que pretende verificar todos estos efectos en una aplicación real, propone un análisis comparativo
para calcular el coste de la electricidad producido y la vida útil del sistema (el coste nivelado de la energía).
La solución innovadora. Teniendo en cuenta estas consideraciones previas, la solución propuesta consiste
en la ejecución comparativa de ambas tecnologías de células FV solares (los detalles de los sistemas son
presentados en la tabla 15). Los principales elementos innovadores son:

La supervisión comparativa de los dos tipos de tecnologías. Esto se logra mediante un contador
colocado en la parte CC del sistema y en el cargador de batería (para supervisar la energía
245

producida, el estado de carga de las baterías, consumo de cargas, etc.). Esto permitirá realizar un
análisis de coste/beneficio al comparar las dos tecnologías de células FV.
El tipo de gestión de cargas ejecutado en los sistemas: los convertidores tienen dos salidas de
energía diferentes en la parte de la carga (lado CA), permitiendo así una gestión “inteligente” de las
cargas. Efectivamente, las cargas se pueden conectar según dos niveles de prioridad diferentes
para asegurar la energía a las cargas más importantes (el congelador) y proporcionar el posible
exceso de energía a las cargas auxiliares.
Tabla 15: detalles de cargas y sistemas FV autónomos para el estudio de caso B.
Edificio 2
Edificio 1
Cargas
2 luces interiores que funcionan 6 horas - 2 luces de
seguridad funcionando 12 horas
2 congeladores que consumen 2400 Wh/día
Sistema FV autónomo
panel PV monocristalino de 1,5 kW
350 Ah @ batería de 24 voltios
Convertidor de 1 kW
Controlador de carga de 60 amperios
Cargas
2 luces interiores que funcionan 6 horas - 2 luces de
seguridad funcionando 12 horas
2 congeladores que consumen 2400 Wh/día
Sistema FV autónomo
Panel PV de película delgada de 1,2 kW
350 Ah @ batería de 24 Voltios
Convertidor de 1kW
Controlador de carga de 60 amperios
Sistema de congeladores, silos y máquinas de hacer hielo
Modelo clásico y características. El silo es una tecnología muy barata y efectiva para la conservación de
alimentos en contextos donde el suministro de energía eléctrica no está disponible y la temperatura
ambiente sube por encima de los 30 °C. Consiste en un volumen subterráneo o un recipiente parcialmente
cubierto, que permite mantener la comida aproximadamente a la misma temperatura que el suelo. El silo
se hace generalmente con materiales impermeables cubiertos con una capa de aislamiento.
Una primera opción es usar cajas resistentes e impermeables. Si no se dispone de este tipo de objetos
localmente, se pueden adoptar diversas soluciones comerciales con diferentes dimensiones y materiales de
construcción. Los sistemas pequeños y móviles se identifican como la mejor solución tras estudiar las
costumbres de las personas del asentamiento del estudio de caso B.
Limitaciones y restricciones. Por lo general los silos pequeños se hacen poniendo una caja comercial bajo el
nivel del suelo. Se comprobó que el uso de esta configuración no era apropiado para el asentamiento del
estudio de caso B por las tres razones principales siguientes:


La temperatura ambiente es muy alta y puede subir por encima de los 35 °C durante muchos días
del año.
La exposición parcial de la cubierta de la caja a la radiación UV puede dañar el sistema.
246
Capítulo sobre innovación

Se observaban algunos problemas relacionados con episodios de robo de comida almacenada, ya
que los silos se instalan en el exterior. Este problema puede limitar la aceptabilidad de la tecnología
y, por lo tanto, su efectividad.
Solución innovadora. Para resolver el problema de las limitaciones mencionadas anteriormente, se realiza
una combinación sinérgica de diferentes componentes. Más en detalle, el sistema consiste en:




Una nevera comercial (80 litros) altamente resistente, muy aislada térmicamente y parcialmente
enterrada.
Un compartimento interior lleno de paquetes de hielo congelado en tres neveras centralizadas (178
litros de capacidad de almacenamiento y una corriente punta de 155 W). Los congeladores son
totalmente alimentados por una matriz FV.
Un respiradero situado en el fondo de cada silo para drenar la humedad.
Una cinta con cerradura para evitar episodios de robo y aumentar la aceptabilidad de la tecnología.
La configuración propuesta permite incrementar el número de personas que pueden satisfacer su
necesidad de conservación de alimentos, aunque la energía eléctrica solo está disponible para alimentar el
sistema de congelador central y no no se suministra electricidad a los hogares.
247
7.2.3 Caso C
i)
Identificación de prioridades
El tercer estudio de caso se realizó en un asentamiento. Las características básicas y necesidades locales están resumidas en la tabla 16. Error! Reference
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Tabla 16: principales necesidades y recursos del caso C.
Asentamiento
Personas
- TIPO: campamento de
personas desplazadas
internamente (PDI).
- ESTRUCTURA: refugios
hechos de madera,
contrachapado y láminas
de plástico/metal.
- HH: 390.
Cocinado
Energía eléctrica
NECESIDAD: reducir el
consumo de carbón.
NECESIDADES: iluminación,
recarga del teléfono, a
veces bombeo de agua.
Conservación de alimentos
NECESIDAD: sistemas de
energía modernos para
refrigeración.
Suministro de agua
NECESIDAD: casi toda la
gente que vive en el
campamento tiene que
tratar el agua contaminada.
j) Diagnóstico
La difusión de los cuestionarios proporciona la siguiente información en relación a la valoración local, demanda de energía y limitaciones locales y partes
implicadas.
Cocinado
Energía eléctrica
- TIPO DE ALIMENTO: la gente come
principalmente alimentos secos,
porque no tienen sistemas de
conservación de alimentos frescos.
- COMBUSTIBLE: 100 % de las
personas usan carbón vegetal
comprado en el mercado,
considerando la leña y el gas
segundas y terceras opciones.
- TECNOLOGÍA: cocina tradicional de
carbón vegetal.
- LUGAR: la gente cocina en
interiores.
- TECNOLOGÍAS EN EL MERCADO:
cocina tradicional de carbón vegetal.
- TECNOLOGÍA: conexión a la red
- DISPONIBILIDAD: a vedes usan
una conexión ilegal; es poco
fiable y peligrosa.
- CARGA ELÉCTRICA ESTIMADA:
0,32 – 0,45 kWh por día por
familia para un refrigerador
termoeléctrico. Se estima una
potencia eléctrica máxima de 40
– 70 W por día por familia.
Conservación de
alimentos
- INSTALACIONES
USADAS: ninguna;
ponen los alimentos en
sitios frescos, como
bodegas.
- RESTRICCIONES: las
soluciones comunitarias
y el uso compartido no
son posibles.
Suministro de agua
Recursos
- PROVEEDOR: bombeo
manual en pozos fuera de
los campamentos, a veces
cisternas.
- CONTAMINANTES:
biológicos y físicos.
- TRATAMIENTO REAL:
cloración y hervido.
- Potencial solar muy
alto (de 4,71 a
6,27kWh/m2/día).
- Velocidad del viento
bastante alta.
- Temperatura
ambiente bastantes
altas a lo largo del
año (de 24,5 a 26,5 °
C).
- Humedad alta a lo
largo del año (71,5
% de media)
Partes interesadas
locales
- Gente que vive en los
campamentos.
- Civiles que sospechan
de la gente del
campamento.
248
Capítulo sobre innovación
- RESTRICCIONES: se rechazan las
tecnologías que no causan una
reducción evidente del uso de
carbón.
- POTENCIA ESTIMADA: 4 – 6 kW por
cocina por familia; esta es la
potencia de la cocina que debería
transferirse a la cazuela.
k) Selección de la estrategia
A partir de la información previa se ha definido la siguiente estrategia:
Cocinado
Energía eléctrica
Conservación de alimentos
Suministro de agua
- Sin ejecución
- Paneles PV para alimentar los sistemas de
conservación de alimentos.
- Refrigerador CC.
- Sistemas de filtro de membrana para tratar
el agua.
(Las cocinas que permiten alcanzar una eficiencia
considerable no son asequibles ni sostenibles. Las
prácticas de cocinado actual no cambiarán).
l) Selección de las tecnologías e innovación
A continuación, se presentan las tecnologías seleccionadas para el CASO C y una descripción de las alternativas innovadoras asociadas.
Cocinado
Energía eléctrica
Conservación de alimentos
Suministro de agua
- Paneles PV (220 Wp).
- Kit de ensamblaje para un refrigerador in
DC (240 litros).
- Unidades de filtración de agua de punto de
uso .
249
Capítulo sobre innovación
Refrigerador CC
Modelo clásico y características. La compresión mecánica de vapor es el ciclo más usado en el mundo en
refrigeradores y congeladores para aplicaciones domésticas. Puesto que los electrodomésticos domésticos
están conectados generalmente a la red CA, casi todos los refrigeradores en el mercado funcionan con CA.
Sin embargo, en el caso de aplicaciones solares, se requiere un convertidor CC/CA para convertir la CC
generada por los módulos FV en CA y poder conectar un refrigerador estándar. Esto reduce la eficiencia del
sistema y aumenta los costes de instalación. Existen algunas soluciones CC, pero estos productos
comerciales suelen ser caros y no están fácilmente disponibles en los mercados de los países en vías de
desarrollo.
Finalmente, puesto que los pequeños sistemas tienen generalmente baja eficiencia y un alto coste
específico comparado con los dispositivos más grandes, se sugiere la aplicación de un refrigerador con un
volumen de al menos 200 litros.
Limitaciones y restricciones. El análisis del contexto local ha permitido detectar varias restricciones para la
aplicación de un sistema de refrigeración estándar en el asentamiento del estudio de caso C:




Puesto que la gente no está familiarizada con los sistemas de refrigeración, los modelos domésticos
estándar resultan demasiado grandes y no se ajustan a las necesidades reales de la gente.
Por otra parte, es posible que los hogares no acepten compartir un único refrigerador comunitario.
El asentamiento no dispone de un suministro eléctrico fiable y seguro.
El precio de los refrigeradores comerciales no es asequible.
Por estas razones, se requiere un sistema de refrigeración innovador con el fin de poder satisfacer las
necesidades y superar las limitaciones del contexto local.
La solución innovadora. De acuerdo con estas consideraciones previas, se han diseñado equipos de
autoconstrucción de un sistema de refrigeración asequible y viable. El sistema se compone de:



La cubierta del refrigerador.
Los componentes mecánicos y eléctricos (p.ej., compresor y tuberías).
Compartimentos para almacenamiento de alimentos y hielo.
Es necesario comprar los componentes mecánicos y eléctricos, pero la gente local puede autoconstruir la
cubierta y los compartimentos usando una serie de materiales diferentes.
El sistema del estudio de caso C se caracteriza por:


2 refrigeradores (de unos 250 litros cada uno), cada uno equipado con un compresor mecánico.
Una batería y un despliegue FV, conectado en paralelo con los refrigeradores mediante un
controlador de carga.
La configuración autónoma permite que los refrigeradores funcionen correctamente sin conexión a la red
eléctrica. La batería asegura la continuidad de suministro incluso cuando los módulos FV no pueden cubrir
toda la demanda eléctrica. Como alternativa, el refrigerador también puede equiparse con un
almacenamiento térmico hecho con hielo.
251
Figura 65: funcionamiento del refrigerador de SET4food.
El compresor adoptado funciona en CC: de esta manera la conexión entre el sistema FV y el sistema de
refrigeración no requiere ningún convertidor CC/CA, lo cual reduce la eficiencia del sistema. El aspecto más
innovador del sistema propuesto es que la cubierta del refrigerador se puede hacer directamente en el
campamento con materiales y destrezas locales. Se ponen dos capas de madera y el espacio intermedio se
rellena con paja, hojas secas u otros materiales aislantes. Es más, cada refrigerador puede dividirse en
compartimentos con rejillas metálicas con cerradura, como se muestra en la imagen. Así cada familia puede
usar su propio compartimento.
Es necesario recargar el circuito de refrigeración del equipo con refrigerante apropiado y se deben utilizar
conectores de tipo plug-in para no tener que usar dispositivos específicos para llenar las tuberías de
circulación y reducir las pérdidas de refrigerante durante el ensamblaje.
252
Capítulo sobre innovación
Tabla 17: características de la cubierta.
Datos detallados
Materiales que se pueden utilizar en cubierta y aislamiento
Volumen
Área de pérdida de calor global
Valor U sugerido
l
m2
W/m2K
Madera y paja.
250
2,4
0,3
Tabla 18: características mecánicas.
ELEMENTO
Características principales
Evaporador de Roll bond con termostato y
conectores de plug-in
Compresor CC con condensador y conectores
de plug-in
Modelo
Batería
Batería 100Ah 12V AGM solar
ENE100-12 - ENERPOWER
Controlador de carga
Controlador de carga 20A con MPPT
CIS-MPPT (20 A) - Phocos
Panel PV
Panel FV de 240 Wp
ND-R240A5 - Sharp
Evaporador
Compresor y condensador
PT13 - Vitrifrigo
ND35 OR2-V 12/24V - Vitrifrigo
Tabla 19: características del grupo de refrigeración.
DATOS PRINCIPALES
Desplazamiento
cm3
2
Tipo de motor
.
Velocidad variable
Tipo de refrigerante
-
R134a
Temperatura de evaporación
°C
-30 a 0
Rango de voltaje CC
V
10-45
Potencia mínima necesaria (Tevap: -5 °C) - 2000 rpm
W
41,3
Potencia máxima necesaria (Tevap: -5 °C) - 3500 rpm
W
75,4
COP Min (Tevap: -5 °C)
-
1,62
COP Max (Tevap: -5 °C)
-
1,74
253
8 Recomendaciones sobre acciones relativas a las tecnologías
de energía para la utilización de los alimentos
En el marco del proyecto SET4food, se llevan a cabo varias actividades sobre el terreno y se han puesto en
común algunas enseñanzas aprendidas. Se identifican y debaten en profundidad las ventajas y desventajas,
oportunidades y amenazas relacionadas con la introducción y uso de tecnologías energéticas para la
utilización de los alimentos en campamentos y asentamientos informales. Los datos recopilados de los
informes y publicaciones científicas se combinan con la experiencia a largo plazo de los miembros del
consorcio en su respectivo campo de acción (academia y sociedad civil), y con otras enseñanzas concretas
aprendidas a partir de las actividades de SET4food. Más específicamente, la fase de ejecución de los
proyectos piloto proporcionó aportaciones interesantes. Se probaron diferentes tecnologías y diferentes
acercamientos en cuatro países (República Centroafricana, Haití, Líbano y Somalia) en contextos de
refugiados y PDI que viven en campamentos y asentamientos informales.
Las siguientes recomendaciones, lejos de ser afirmaciones finales y estructuradas, se presentan como un
grupo de consideraciones generales que necesitan ser debatidas en profundidad por los contribuyentes y
ejecutores para facilitar y mejorar la efectividad y eficiencia de los agentes humanitarios. El objetivo del
consorcio SET4food es servir como un grupo consultivo de expertos que aprovecha la experiencia específica
del proyecto y la traslada a acciones futuras. Estas consideraciones se dirigen principalmente a situaciones
que requieren una respuesta humanitaria, como ayuda tras un desastre o crisis prolongada. Sin embargo,
se pueden corresponder, tras realizar algunos ajustes, con otras situaciones más orientadas a la
rehabilitación y el desarrollo, como áreas rurales y remotas, urbanización no planificada y escenarios
urbanos saturados.
A continuación, se hacen algunas recomendaciones de acuerdo con el ámbito de la utilización de los
alimentos. Cuando una tecnología abarca más de un ámbito (p. ej., la refrigeración necesita energía), se
deben tener en cuenta las recomendaciones relativas a todos los ámbitos relevantes.
RECOMENDACIONES GENERALES
 Recursos locales
Los recursos locales relativos a los materiales y a la capacidad son un elemento esencial para la
sostenibilidad a largo plazo, principalmente en el ámbito de la cooperación para el desarrollo. En algunos
contextos humanitarios podría, por el contrario, representar un factor limitador, y reducir la calidad y
fiabilidad de la solución introducida. Al fin y al cabo, el coste global y los esfuerzos requeridos podrían ser
mayores, con un rendimiento igual o incluso reducido, comparado con el objetivo esperado. Por ejemplo,
este es el caso de los sistemas innovadores (no solo estándar), si se presentan una serie de desafíos (p. ej.,
disponibilidad local de componentes específicos y su compatibilidad en el sistema; capacidad limitada de
resolución de problemas y dificultades en apoyo técnico y comunicación con apoyo externo).
Efectivamente, los distribuidores e instaladores oficiales de marcas reconocidas son normalmente más
fiables y usan dispositivos de buena calidad Los productos de mala calidad podrían requerir mantenimiento
y reparación continuos, ya que pueden funcionar durante un tiempo limitado y poner en peligro la
confianza y el compromiso de la gente. Por estas razones se sugiere un análisis detallado del contexto de
aplicación en relación a las características del clima y las costumbres locales con el fin de confeccionar las
tecnologías según las necesidades de los usuarios.
255
Recomendaciones sobre acciones relativas a las tecnologías para la utilización de los alimentos
En caso de que no haya sistemas innovadores disponibles en el mercado local, se sugiere encarecidamente
la participación de contratistas internacionales. Si no es posible (por causas como razones de seguridad,
imposibilidad de tener un apoyo presencial en caso de averías o problemas), puede ser una buena solución
contactar directamente con la sede central de una marca a través de un líder e instalador disponible
localmente. La marca puede ayudar a introducir la tecnología y proporcionar capacidad de construcción,
además de apoyo técnico y resolución de problemas. A continuación se sugieren algunas soluciones
posibles. A menudo hay algo de confusión en la terminología entre las tecnologías hechas localmente y las
disponibles localmente, y las tecnologías importadas específicamente para un proyecto. Las tecnologías
hechas localmente se fabrican de forma local, usando por lo general material local, mientras que las
tecnologías disponibles de forma local se pueden comprar localmente, pero son fabricadas en el extranjero
e importadas por un distribuidor local. Con un distribuidor local, se dispone de piezas de repuesto y de
conocimientos en caso de necesidad de mantenimiento, así que es una situación completamente diferente
a las tecnologías importadas específicamente para un proyecto. En este último caso, la participación del
fabricante es importante para garantizar la instalación y configuración correctas del aparato y, por último,
pero no menos importante, garantizar un mantenimiento correcto.
Es necesario señalar la importancia de proporcionar a los contratistas especificaciones detalladas sobre los
requerimientos mínimos que debe cumplir el sistema en cuanto al rendimiento y garantía del producto. Se
debe verificar el cumplimiento de los requerimientos haciendo pruebas en los sistemas de muestra
proporcionados por el contratista.
 Seguimiento
La supervisión de los sistemas instalados y, en general, de toda la acción piloto, es particularmente
importante por varias razones, como: i) asegurar el funcionamiento efectivo de todos los componentes; ii)
comparar los rendimientos reales con los previstos; iii) entender con claridad los componentes del sistema
e identificar inmediatamente cualquier situación o avería inesperada; iv) recopilar una serie de datos fiables
para el cálculo de indicadores (p. ej., eficiencia), además de cualquier otra información útil para la
evaluación de todos los componentes y su instalación, que también podría ser útil para mejoras ulteriores.
Cuando sea factible, se pueden instalar dispositivos de supervisión a distancia para facilitar la comunicación
e interacción entre el personal local y los técnicos en diferentes lugares (p. ej., sede de la ONG, sede del
instalador, sede del principal distribuidor de los componentes del sistema).
 Conflictos
La introducción de una tecnología no debe aumentar las causas de conflicto entre las comunidades
anfitrionas y las acogidas. Una tecnología nueva debe: i) reducir la carga de la comunidad acogida en
recursos utilizados también por la comunidad anfitriona; ii) reducir la carga general de los recursos
generales usados tanto por las comunidades anfitrionas como por las acogidas y mejorar su gestión.
Adoptar los siguientes acercamientos puede ayudar a evitar conflictos. i) introducción de tecnologías ya
disponibles en el mercado local (resultado: apoyo a los proveedores y distribuidores locales); ii)
introducción de tecnologías de interés también para la comunidad anfitriona, pero no disponibles
localmente (resultado: prueba e introducción de una nueva tecnología en el área); y iii) introducción de
nuevas tecnologías que puedan interesar al sector privado local (resultado: pruebas piloto de nuevas
soluciones comerciales/económicas que pueden mejorar las instalaciones del asentamiento y la capacidad
para facilitar la vida de las personas desplazadas, además de contribuir en la comunidad anfitriona). En el
caso de soluciones móviles, también se puede ayudar a las comunidades acogidas en caso de desalojo,
nueva reubicación o nuevo desplazamiento.
Además, la capacidad de construcción de las comunidades anfitrionas y acogidas puede ayudar a mejorar
su integración, además de contribuir al éxito del proyecto.

Uso compartido
256
Recomendaciones sobre acciones relativas a las tecnologías para la utilización de los alimentos
El uso compartido de algunas tecnologías (usado por diferentes familias, de propiedad de la comunidad y
usado temporalmente por una familia) debe estudiarse con atención y es necesario consultarlo con la
comunidad antes de introducir la tecnología. En teoría, este acercamiento puede mejorar la eficiencia de
una tecnología, pero puede no ser aprobado por la comunidad. Algunas precauciones (p. ej., presencia de
una persona responsable; uso de compartimentos con cerradura; mantenimiento de un registro) pueden
ayudar a aumentar el grado de confianza en el uso compartido de tecnologías.
 Efectos multiplicadores
El impacto de cierta tecnología y de las prácticas posteriores podría ser mayor de lo esperado, y puede
afectar otros aspectos de la vida de las personas. Efectivamente, la salud, la economía, la seguridad y las
relaciones sociales pueden cambiar. Por lo tanto, es importante estar preparados para reconocer y evaluar
algunos otros impactos, si se producen.
COCINADO DE ALIMENTOS
 Recursos naturales
Las tecnologías para cocinar alimentos conllevan a menudo el uso de biomasa, generalmente leña o carbón
vegetal. El medio ambiente se ve afectado por el uso de combustible y una tecnología mejorada solo puede
mitigar este impacto. Solo una mejor gestión de los recursos naturales puede preservar el medio ambiente
de manera efectiva. Una alternativa es cambiar a un combustible diferente, como biogás, GLP o alcohol,
pero deberían estar disponibles o poderse producir localmente.
 Cocinas mejoradas importadas
Las cocinas internacionales bien reconocidas son generalmente más caras que las hechas localmente, pero
a menudo son más resistentes y eficientes. A veces, también están disponibles localmente a través de
distribuidores locales. Algunas comunidades muestran una interesante inclinación a pagar aparatos más
duraderos con mejor rendimiento, incluso si son más caros. Sin embargo, se ha de certificar este
rendimiento y sus beneficios deben estar claros para los beneficiarios. Es necesario tener en cuenta la
asequibilidad y se debe activar mecanismos de microfinanciación apropiados.
 Tecnologías complementarias
Algunas tecnologías de cocinado (cocinas solares y cestas de heno) son apropiadas solo para algunos tipos
de alimentos y dependen de la disponibilidad de un recurso que no siempre está disponible, como la
energía solar. Por lo tanto, es necesario adoptarlas como tecnologías complementarias. Pueden
introducirse con éxito sólo si la tecnología es compatible con las condiciones locales.
CONSERVACIÓN DE ALIMENTOS
 Condiciones locales
En algunos contextos, la demanda de algunos productos alimentarios o bebidas puede ser particularmente
alta, especialmente en algunas estaciones del año. Por ejemplo, en climas cálidos, la demanda de agua y
bebidas frescas es muy alta. Al diseñar el proyecto, se debe tener en cuenta esta demanda, además de las
actividades que generen ingresos y que dependan del uso de una nueva tecnología de conservación.
 Embalaje
El embalaje de alimentos no es una práctica frecuente, pero es muy importante reducir la contaminación
biológica y física. Algunas prácticas sencillas pueden mejorar también la conservación de alimentos secos.
257
Recomendaciones sobre acciones relativas a las tecnologías para la utilización de los alimentos
En todas las intervenciones relacionadas con la conservación de alimentos, es necesario mejorar el
embalaje.
 Uso conductual de la tecnología
Algunas tecnologías pueden ser particularmente difíciles de introducir, particularmente si los beneficiarios
no están acostumbrados a ellas. Un gestor local puede facilitar el uso correcto de la tecnología, en
particular durante el periodo inicial. El consumo eléctrico y la temperatura de los refrigeradores podrían ser
sustancialmente diferentes de lo esperado debido a un uso intensivo y a veces incorrecto. Abrirlos con
frecuencia y el uso de dispositivos para enfriar agua fuerza el compresor a trabajar continuamente. La
capacidad de construcción, manuales online e instrucciones precisas pueden ayudar a mejorar el uso de los
refrigeradores, además de su vida útil. El “factor humano” también tiene que tenerse en cuenta, es decir, la
instalación de una tecnología definida (p. ej., refrigeradores) no es suficiente sin no se da una orientación
correcta a los usuarios finales para promover un uso efectivo del aparato. Esta tarea presenta algunos
desafíos y requiere una interacción cercana entre los tutores y los usuarios finales: los primeros evalúan las
costumbres locales y los requerimientos del contexto local para identificar la tecnología apropiada, y los
segundos tienen que aprender y entender las capacidades de la tecnología.
GENERACIÓN DE ENERGÍA
 Sistemas y microrredes autónomos
Los sistemas autónomos se usan comúnmente en casi todo el mundo. Actualmente algunos sistemas son
estándar y no requieren una capacidad de alto nivel para su instalación. Sin embargo, es muy importante
que: i) los componentes sean apropiados y estén en buenas condiciones y ii) los componentes estén
conectados y configurados correctamente.
Los sistemas eléctricos, especialmente las microrredes, requieren un alto nivel de destreza, puesto que
deben diseñarse cuidadosamente para proteger a los usuarios, las cargas aplicadas y los aparatos que
componen el sistema. Independientemente de su configuración, tienen que estar bien equilibrados y
requieren una instalación, funcionamiento y mantenimiento apropiados. Por lo tanto, el diseñador del
sistema y el instalador tienen que ser de confianza.
 Sistemas plug-and-play
Los sistemas fáciles de instalar y compactos (plug and play) pueden ser particularmente interesantes en el
ámbito de la ayuda humanitaria, porque requieren una capacidad de instalación, funcionamiento y
mantenimiento limitados. Sin embargo, tienen que seleccionarse cuidadosamente para satisfacer las
necesidades, aprovechando los recursos disponibles localmente. Normalmente estos sistemas son solo
parcialmente redimensionables y no son particularmente flexibles ni fáciles de reparar (las piezas de los
componentes suelen estar ensambladas y no pueden separarse fácilmente).
 Sistemas híbridos
La interconexión de fuentes eléctricas en una microrred para obtener un sistema híbrido permite una
gestión más eficiente de los recursos energéticos, tanto desde el punto de vista técnico como económico.
Sin embargo, esta arquitectura puede resultar complicada de diseñar e instalar por una serie de razones,
entre las que se encuentran: i) los datos relativos a ciertas fuentes de energía renovables no están
disponibles normalmente, teniendo así que ser recopilados o estimados, y puede requerir tiempo y
esfuerzo adicionales; ii) todos los componentes del sistema tienen que seleccionarse bien para ser
compatibles y equilibrar el sistema; iii) además, la instalación requiere una capacidad específica, incluyendo
un grupo de parámetros apropiados; iv) las fuentes de energía tienen que proporcionar la energía
requerida por las cargas, normalmente con el apoyo del almacenamiento de energía (banco de baterías),
258
Recomendaciones sobre acciones relativas a las tecnologías para la utilización de los alimentos
considerando alguna fluctuación tanto en la producción como en el consumo (normalmente se recomienda
que está un poco sobredimensionado).
 Relevancia de los sistemas de alumbrado
El alumbrado un servicio muy importante para las personas, también para las comunidades de refugiados y
las PDI. Tiene una importancia primaria por razones de seguridad, pero tiene un impacto también en otros
aspectos. Algo tan simple como el alumbrado público no sólo contribuye a reducir la violencia de género,
sino que también permite a la gente cocinar durante la noche y pasar más tiempo fuera de casa.
 Supervisión
En el caso de los sistemas eléctricos, introducir una supervisión a distancia es asequible y efectivo. De
hecho, obviamente es más fácil instalar dispositivos que supervisen los parámetros eléctricos en el marco
de un sistema de energía que monitorizar otras tecnologías como las cocinas etc., especialmente si la
tecnología es móvil. Además, en el caso de la supervisión de los sistemas eléctricos, no hay necesidad de
fuentes de energía adicionales (baterías para suministro externo) para alimentar los dispositivos de
supervisión.
 Capacidad de construcción y mantenimiento
A pesar de la simplicidad de la tecnología, la capacidad de construcción siempre es necesaria, incluyendo
los procedimientos de operación y mantenimiento, y las referencias para el apoyo técnico y las
reparaciones. Las condiciones de algunas operaciones pueden requerir un mantenimiento específico. En
particular, algunos aparatos con componentes mecánicos (como ventiladores o sopladores) o funciones
específicas (p. ej., paneles FV) pueden necesitar una limpieza adicional.
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COOPI – COOPERAZIONE INTERNAZIONALE (www.coopi.org)
Fondazione Politecnico di Milano (www.fondazionepolitecnico.it)
Esta publicación se desarrolla en el marco del proyecto “Energy tecnologies for food utilization” (SET4food)
www.set4food.org
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