Los organismos argentinos INTI y CONICET, diseñaron la Estufa Social Argentina de Rendimiento Alto (SARA), una opción de muy bajo costo y alta eficiencia pensado como una alternativa de calefacción sustentable, saludable y económica que utiliza el adobe como su principal material. Está pensada para que cualquiera pueda construirla, por lo que los organismos ponen a disposición un manual de construcción de descarga gratuita.

Las estufas tradicionales muchas veces resultan peligrosas: las que emplean carcasas metálicas queman y las que no tienen una buena conexión de gas liberan gases nocivos. Para esta problemática, la posibilidad de poder construir un sistema de calefacción de alto rendimiento y a bajo costo es una herramienta más para combatir el frío en aquellas regiones en las que las temperaturas son muy bajas en invierno o durante la noche.

Los investigadores de INTI y CONICET idearon un sistema de calefacción eficiente y autoconstruible que emplea adobe, un material que no quema, y que gracias a la doble combustión, no sólo elimina la posibilidad de inhalar gases tóxicos sino que alcanza rendimientos del 70% a un precio muy inferior en comparación con otras alternativas existentes. Además, tiene la característica física de ser de masa térmica, lo que implica que acumula calor mientras está encendida y lo entrega al ambiente ni bien se apaga.

Las ventajas de SARA

La elección de los materiales y componentes se orientó a aquellos naturales de fácil acceso en poblaciones en situación de pobreza en zonas frías, por eso el adobe fue el elegido, no sólo por contar con las características mencionadas anteriormente, sino disponer de ventajas superadoras a nivel térmico.

Según describe el manual, que puede conseguirse en internet, esta estufa tiene algunas ventajas que la hacen más efectiva, segura y sustentable:

• Masa térmica: está construida de ladrillos de adobe que tienen gran capacidad para acumular calor. Aun estando apagada, sigue entregando calor al ambiente. Es apropiado en zonas frías donde se requiere calefacción estable, sobre todo durante la noche y la madrugada.
• Doble combustión: Permite quemar de una forma más limpia y aprovechar mejor la leña. Ésto permite un uso más eficiente del combustible, reduciendo al mínimo los efectos tóxicos generados por la quema de ellos.
• De alto rendimiento: Transmite al ambiente interior más del 70% del calor entregado por la combustión de la leña. Las estufas comunes como las salamandras de hierro transmiten apenas entre 30 a 50%.

En esta alianza institucional trabajaron dos grupos científico-técnicos. El primero está integrado por arquitectos y estudiantes de Arquitectura, con sede en la Facultad de Arquitectura, Diseño y Urbanismo de la Universidad de Buenos Aires, y está dirigido por un investigador del CONICET. Por otro lado, el segundo equipo pertenece al Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), y está compuesto por técnicos y expertos de los centros de Energía y Tecnologías Sustentables. Ambos grupos constituyen un equipo transdisciplinario de distintos perfiles complementarios, asociados para investigar un modelo de estufa de masa térmica y doble combustión con paredes de adobe y ladrillo refractario. Se proyectó, construyó y evaluó la eficiencia térmica y constructiva de un prototipo durante 2012 y se editó un manual para realizar la transferencia tecnológica a beneficiarios directos.

Los objetivos de este proyecto tuvieron un tinte tanto ambiental como socioeconómico. En relación al cuidado del medio ambiente, se busca contribuir a una reducción del consumo de leña a través de un mejor aprovechamiento calórico; el ahorro energético; la disminución de la contaminación ambiental y la promoción de la reforestación con biodiversidad dentro del concepto de sustentabilidad. En cuanto al perfil socioeconómico del propósito, las metas a alcanzar son las siguientes: contribuir a la mejora de la calidad de vida de poblaciones en situación de vulnerabilidad, evitar la inhalación de gases tóxicos y aprovechar de manera sustentable los materiales naturales existentes, promover la autoconstrucción asistida y comunitaria de estufas de bajo costo y alta eficiencia.

Para calefaccionar nuestros hogares con estufas de combustión se suelen utilizar distintos combustibles:

• Renovables o de origen biomásico: leña, carbón vegetal, pellets y briquetas realizadas a partir de residuos forestales o agrícola ganadera.
• No renovables: gas natural, gas envasado, kerosén, gas oil, carbón mineral, entre otros.

Los calefactores a leña (biomasa) pueden estar construidos en metal, mampostería, o de materiales combinados, y pueden ser de hogar abierto o cerrado (caja de fuego o cámara de combustión). No se aconsejan los de hogar abierto debido a su bajo rendimiento (hogar) o por su peligrosidad (braseros). En un brasero, por ejemplo, se está expuesto a distintas emisiones de gases tóxicos que envician el aire de la habitación y pueden provocar la muerte por asfixia y/o envenenamiento por monóxido de carbono. Por estas razones se incentiva el uso de estufas con hogar cerrado y chimenea para una adecuada evacuación del humo.

A diferencia de las estufas comunes, en ésta la combustión se realiza en dos etapas. La leña cargada en la caja de fuego se quema con muy poco aire (aire primario). Luego, los gases generados se dirigen hacia la segunda cámara de combustión donde se mezcla con el aire secundario, que provee el quemador secundario (caño perforado), y se completa la combustión generando una segunda llama (combustión secundaria). La gasificación de la madera genera humos visibles que están compuestos por monóxido de carbono y alquitranes. La adecuada mezcla con aire secundario permite la quema de este humo, con lo cual se aprovecha mejor el calor que puede entregar el combustible y el humo que sale de la chimenea es incoloro. La disminución de monóxido de carbono y alquitranes reduce los depósitos (hollín) en las paredes internas de la chimenea, que con el tiempo entorpecen el funcionamiento, aumenta el riesgo incendio y corrosión de los tubos.

Los ensayos realizados se vinculan con la construcción en adobe. Si bien la doble combustión no se ve alterada por usar otra cobertura exterior (ladrillo común y acero, entre otros), aún no se analizaron otros materiales con lo que no se puede garantizar su eficiencia y buen funcionamiento.

Ventajas de las estufas de masa térmica

• Mayor estabilidad térmica.
• Intervalos de carga de leña más distanciados.
• Una vez apagado el fuego su enfriamiento es muy lento. Muy indicado durante la noche y en zonas muy frías.
• Transmisión de calor (radiación) más confortable.

Desventajas de las estufas de masa térmica

• Tarda mucho tiempo para entrar en régimen.
• Tiene demasiada inercia térmica en zonas con gran amplitud térmica.
• Requiere mayor mano de obra para su construcción e instalación.

Componentes y procesos de fabricación

Las premisas básicas para el diseño de la estufa de masa térmica de alto rendimiento y combustión secundaria son las detalladas a continuación:

• Autoconstrucción: Modalidad que se emplea para construir sin asistencia técnica. La construcción con adobe es una técnica conocida en todas las regiones del país.
• Eficiencia térmica: Empleo del principio de la doble combustión y transmisión efectiva del calor al ambiente.
• Combustible biomásico: Todo inflamable de origen biológico como la leña.
• ¿Qué es el adobe?: Es un bloque premoldeado, de tierra y fibras sin cocer con capacidad de acumular calor.

Forma de uso adecuada

Finalizados todos los pasos de construcción de la estufa, se debe dejar secar hasta que desaparezcan los rastros de humedad en las paredes. Se enciende con media carga de leña chica, se mantiene a fuego moderado durante 4 horas hasta que las paredes comiencen a tomar calor. Pasado el tiempo sin presentar grandes rajaduras ni roturas en las paredes, la estufa estará lista para operar en forma normal. Durante el curado es común que el humo que sale de la chimenea sea negro y cueste mantener la llama.

Ensayo, análisis de datos y rendimiento de la estufa

Para determinar el rendimiento de una estufa, se tienen en cuenta varios puntos:

• Cantidad de leña en kg;
• La velocidad en que se consume;
• La temperatura del humo en chimenea a la altura de salida de la casa;
• Temperatura ambiente;
• Composición de los gases en chimenea;
• La estufa debe estar en régimen.

Se utilizó un equipo especial marca Testo, modelo 350XL, para analizar la combustión. Este equipo permite tomar muestras del humo, analizar las cantidades relativas de monóxido de carbono, dióxido de carbono, oxígeno y registrar junto a los anteriores la hora, temperatura del humo y del ambiente.

Conociendo estos valores se calcula su rendimiento, que es la cantidad relativa de calor que entrega la estufa al ambiente interior. Por otro lado, se realizó una termografía, en donde se observó que las zonas más calientes son las de metal y las partes de adobe aunque estén más frías acumulan el calor. El calor acumulado, en el cuerpo de la estufa, se irá entregando paulatinamente al ambiente cuando el fuego comienza a descender. Esta característica se torna ventajosa durante la noche, que es cuando la reposición de leña se vuelve más engorrosa.