¡De leña!


Por
Emir Madruga Rodríguez*



La energización rural constituye
la primera prioridad del trabajo
de proyectos de CUBASOLAR
en el marco de la Revolución Energética.

 

Mientras que más de 40% de la población mundial está impedida del uso de la electricidad y para más de dos mil millones de personas la leña es la única fuente de energía, Cuba definió la electricidad, en el marco de su Revolución Energética, como el principal portador energético para más de 95% de la población que dispone de ese servicio, optimizó los consumos fundamentales de las viviendas mediante el ahorro de la energía en su uso final y mantuvo el servicio de gas manufacturado a las poblaciones que disponen de redes. Entre los electrodomésticos de alta eficiencia que se pusieron al alcance de la población se encuentran las hornillas eléctricas, las ollas «Reina», las ollas arroceras, las ollas a presión y los calentadores de agua.

Todas esas soluciones, además del ahorro que generan, aumentan la calidad de vida de la población con servicio eléctrico, y en consecuencia aumentan el desnivel relativo de la población que no lo tiene.

En Cuba, las viviendas pendientes de energización se estiman en unas 170 mil, fundamentalmente concentradas en las zonas montañosas del país, en las que el nivel
de electrificación rural por todas las vías y fuentes sólo es de 81%.

Poner un kilowatt-hora en el tomacorriente de una vivienda le está costando al Estado más de 0,22 CUC, lo que indica que a pesar de aplicarse tarifas más altas, que ya se sienten en los ingresos familiares, el Estado subvenciona altamente el servicio eléctrico.
En condiciones rurales, los hábitos de cocción, las características de las hornillas eléctricas distribuidas y los precios de la electricidad para los consumidores mayores
de 300 kWh, obligan a la economía familiar a usar alternativas para cocinar, conservar alimentos, hervir agua y ropas, preparar el alimento animal, calentar agua para el baño, etc. De ahí que recae en la leña, casi siempre de manera ineficiente, el peso principal
de los gastos energéticos domésticos.

Desde que el hombre y la mujer conquistaron el fuego y comenzaron a usar la leña para calentar e iluminar su cueva y cocinar, la fogata y las tres piedras soportes han permanecido como la opción más recurrida para las masas desposeídas.

Con el uso de los metales, desde las edades Antigua y Media, comenzó el desarrollo de ollas y calderos de cobre y bronce, y de otros metales y aleaciones; de cerámica fina para los ricos y de barro y alfarería artesana para la clase media. Las estufas, cocinas y hornos continuaron con algún desarrollo en las manos de artesanos especializados.
Con el inicio de la utilización del hierro y sus aleaciones, y con la aplicación del conocimiento y las tecnologías, se desarrollaron y existen hasta hoy soluciones industriales, cocinas atractivas para usar leña y carbón con eficiencia y confort, en países del Norte, impagables para la mayoría de los subdesarrollados; además, sin adecuarlas
a nuestras condiciones climáticas no resultan en general aplicables, pues son diseñadas para cocinar y calefacción, simultáneamente, además de satisfacer hábitos de alimentación diferentes a los tradicionales de nuestras familias (incluyen planchas,
hornos y asadores, recuperadores para calentamiento ambiental, etcétera).

Aunque en los más recientes diseños se incluyen metales y materiales sofisticados, como la vitro-cerámica, aceros inoxidables, resistentes al fuego y esmaltados, cabe destacar que desde los albores de la industria el hierro fundido se mantiene como el material más utilizado para la construcción de hogares, cámaras de combustión y parrillas, así como en la construcción total o de partes de cocinas y hornos, por la invariabilidad de sus propiedades mecánicas, y su estabilidad dimensional a temperaturas elevadas, su facilidad de moldeo, los bajos costos de producción y su resistencia a la fatiga térmica producida por los ciclos de calentamientos y enfriamientos continuados.
Se pueden producir con calidad, aún en talleres artesanales.

Antes del triunfo de nuestra Revolución, el consumo de leña y carbón como combustibles domésticos y en algunas industrias y servicios, aunque muy difundidos, no superó el uso de tecnologías rudimentarias. Se utilizó el carbón en anafes y hornillas industriales, adecuadas por albañiles y artesanos especializados a la tipología de las viviendas, en
los núcleos poblacionales, fundamentalmente en las casas de familias nivel medio y alto.

Y la leña fue, como en la antigüedad, la solución para los campesinos y desposeídos.
Ya la clase media comenzaba también a usar gas manufacturado en la capital, cocinas eléctricas y gasificadores a presión de kerosina.

Salvo la experiencia en la industria azucarera y el uso limitado del carbón mineral
y el coque en la industria metalúrgica, Cuba no posee experiencias ni infraestructuras adecuadas para el empleo de los combustibles sólidos.

En general, nuestra economía se fundamenta en una infraestructura energética concebida para el consumo de petróleo y sus derivados, importados, relativamente baratos a partir del triunfo de la Revolución, que resultaban seguros y en condiciones de intercambio justas hasta la desaparición de la URSS, pero caros y deficitarios en las condiciones actuales.

Ya en la década de los cincuenta comenzó a generalizarse el uso de la «luz brillante» como combustible doméstico, solución que prevaleció hasta el Período Especial, y acertadamente se comenzó a erradicar con la Revolución Energética.


Fig. 1. La solución a la cocción de alimentos
no es un asunto sencillo, y en ocasiones se incurre
en prácticas poco eficientes.


La energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma o se despilfarra

Para algunos está claro, pero en general se ignora, que la prospección del petróleo implica costosas investigaciones, ya que, una vez probada su existencia, para su extracción se requieren sofisticadas técnicas y medios de altísimo costo, y después es necesario tratarlo, transportarlo y refinarlo, procesos que implican y comprometen grandes inversiones de capital y que inducen altos costos de operación, casi siempre subvencionados.

Así, se aceptan como obvias o normales las inversiones necesarias para poder convertir dichos portadores, por ejemplo, en electricidad, aunque raramente se evalúa que en una termoeléctrica, como promedio, sólo se aprovecha menos de 40% de la energía contenida en los hidrocarburos. También suelen desconocerse los costos de operación y mantenimiento que requieren estas instalaciones, el valor económico que significa su agresión al medio ambiente, las pérdidas en transmisión y distribución, y, lo que es más importante, el grado de dependencia que para el país significa el uso de esos portadores energéticos.

Cada transformación provoca pérdidas, de ahí la gran importancia de seleccionar para cada necesidad la forma de energía primaria, o el portador energético idóneo para resolverla, sobre todo cuando la naturaleza lo pone en nuestras manos, con lo que se elimina toda forma de dependencia.


En búsqueda de soluciones

Primero, tenemos que reconocer que la solución a la cocción de alimentos no es un asunto sencillo (Fig. 1). Cada servicio energético requiere de una solución integral y por lo general el portador energético se selecciona en dependencia de su uso final, al igual que sus requerimientos de acopio, preparación, transporte, almacenaje, dosificación y combustor adecuado, entre otros factores. Todos forman una función encadenada, para satisfacer el objetivo final: el bienestar humano de manera sostenible.

Para la cocción de alimentos a escala social se lograron discretos avances con esfuerzos locales; primero con la cocina JPVC desarrollada en Villa Clara, para suplir los horribles fogones 105DX que «cocinaban» con Diesel los alimentos —y a los cocineros— en los años ochenta, y después con fogones desarrollados por el Ministerio de Educación (MINED), con asesoría alemana, de los que se mantienen algunos cientos funcionando con eficiencia aceptable (en Granma se usaron fogones NONO). Sin embargo, en relación con la cocina familiar la experiencia se concentra en una cocina industrial desarrollada en Granma, a partir del 2000, que aún es necesario mejorar grandemente.


Principales factores para buscar soluciones

• Como la estructura de consumo de portadores y la disponibilidad de los portadores locales cambió radicalmente en los últimos años, es preciso tener ello en cuenta al analizar las soluciones con fuentes locales o territoriales, es decir, para usar los portadores energéticos disponibles.
• Generalización de las cocinas más eficientes para cada combustible.
• Generalización de ollas a presión.
• Casuísticamente evaluar la posibilidad del uso de cocinas eléctricas, ollas arroceras y «Reina», en los lugares donde haya instalaciones hidroeléctricas con capacidad suficiente, o donde ésta se pueda incrementar mediante mejoras o acomodos de cargas.
• El biogás para cocinar es una de las formas más baratas y eficientes de asegurar
el servicio, además de que su uso puede atenuar la deforestación derivada del empleo indiscriminado de la leña y el carbón. Adicionalmente a su beneficio energético, el tratamiento de los vertimientos tiene un efecto inmediato en la descontaminación y la erradicación de vectores, y significa una producción adicional de biofertilizante rico en potasio y activo como mejorador de suelos.
• Pensar en soluciones a partir de fuentes intermitentes (solar fotovoltaica, solar térmica y eólica), que requieren de acumulación, no sería real por el momento, aunque debe ser tema de observación, seguimiento e investigación.


La leña y el carbón: combustibles nada despreciables

Una ojeada a los valores energéticos de estos combustibles evidencian los sólidos argumentos que impulsan la utilización de las biomasas (Tabla 1).


Tabla 1. Densidad energética de diferentes combustibles




Fig. 2. Cocina de leña eficiente instalada
en el Centro de Estudio Solar, en Granma.

Entre las mayores ventajas de las biomasas naturales se encuentran:
• Están disponibles localmente, cíclica o perennemente.
• Son renovables si se les respetan sus ciclos de regeneración.
• Garantizan una combustión limpia, con un balance final de contaminación nulo, por haber servido de sumideros de CO
2 en su etapa de crecimiento y desarrollo como vegetales.
• Demandan pocos gastos energéticos y de inversión para su utilización.
• No requieren condiciones especiales de almacenamiento.

Como premisa, se deberá trabajar en el secado solar de la leña, tanto como combustible directo como para la producción de carbón, lo cual incrementa su eficiencia energética en más de 20%, así como en la aplicación de medidas para el manejo y ordenamiento de los bosques, que incluyen las raleas, los cortes finales, las podas y el mayor aprovechamiento de los residuos forestales y de aserraderos.


Se deberá priorizar la producción de carbón, mediante la generalización progresiva de los hornos tipo colmena, en los que se alcanza ya un incremento de eficiencia de 30% en la conversión de leña a carbón, comparados con los hornos de tierra tradicionales y, según la experiencia internacional, se podrá llegar a 70%. Para producciones menores se pueden utilizar hornos metálicos, inclusive portátiles.


Principios, requerimientos y recomendaciones

Veamos algunos principios, requerimientos y recomendaciones que se deben tener en cuenta en el diseño y la construcción de cocinas que utilicen carbón o leña, en nuestras condiciones.

La cocción de los alimentos es uno de los servicios energéticos imprescindibles para la familia. La magnitud de las necesidades de unas 200 000 viviendas, requiere de soluciones económicas, masivas, repetitivas, confiables e industriales.

En síntesis, cocinar es la transformación necesaria de muchos de los alimentos crudos, buscando hacerlos más digeribles, asimilables, apetecibles, menos tóxicos y librarlos de parásitos, bacterias y virus. Y, desde luego, contribuir a su conservación.
Lo común en la dieta cubana es cocer los alimentos en agua o en grasa (freír), contenida o por lo general añadida; otras formas, como asar al horno, en la plancha o a la braza, son en general más eventuales.

La mayor parte de los nutrientes contenidos en los alimentos sólidos son hidrosolubles
o liposolubles. Entonces, para hervir, salcochar, guisar, saltear o freír lo que necesitamos casi siempre es calentar la olla y su contenido hasta la temperatura de cocción requerida y después mantener el flujo térmico menor necesario, durante el tiempo de cocción óptimo por el volumen de la olla, el tamaño del alimento crudo y sus características propias.

Si tapamos las ollas, evitaremos las mayores pérdidas de calor que se producen por el cambio de fase y pérdidas al entorno, y se necesitará menos agua añadida; si las hermetizamos, entonces con el aumento de la presión disminuirán aún más la intensidad del flujo calórico necesario para mantener la ebullición y el período de cocción; las pérdidas energéticas y de valores alimentarios disminuirían aún más si se emplean ollas
a presión.

Si aislamos las ollas en la mayor superficie de contacto posible con la atmósfera, o aumentamos el área de captación del calor, disminuiremos las pérdidas, como en las ollas arroceras y, sobre todo, en la «Reina».

Aunque ya no existen los artesanos reverberistas con el oficio y la experiencia requeridos (y menos en los territorios montañosos y núcleos poblacionales rurales), las soluciones puntuales o eventuales, con el riesgo de convertirse en dificultades permanentes, requieren siempre de elementos industriales (hornillas), cámaras de combustión y materiales y refractarios no siempre disponibles.

De existir en el mercado internacional cocinas para leña, sencillas, adecuadas a nuestras condiciones, su costo sería superior a los 200 USD por unidad, lo que significaría importaciones superiores a los 40 millones, por lo que la producción nacional con su valor añadido evitaría al menos 50% de los gastos. La situación en general de la industria mecánica, y en particular de las fundiciones de hierro, indica que se requiere del apoyo,
el esfuerzo y la participación de todos en la solución de fondo, a corto plazo, de este problema.

Se tratará de resolver un problema a la familia, sin crear una cadena de problemas nuevos que debamos resolver, ni adjudicarles funciones de investigación-desarrollo, mantenimiento y adecuaciones. Lo que se proponga debe tener una solidez probada,
no generar riesgos e incrementar el confort y la calidad de vida.

Sin embargo, como las cocinas no serán inteligentes, habrá que capacitar al cocinero
o cocinera en su uso, para garantizar que se logre la eficiencia esperada.
La solución debe, además, facilitar la limpieza e higiene de la cocina en sí, su acabado debe garantizar la estética necesaria y tener la estabilidad adecuada para garantizar la seguridad y evitar incendios, accidentes y daños a la salud.

Las familias rurales, además de la necesidad de cocinar sus alimentos y planchar, requieren de fogones para resolver las necesidades de hervir el agua de consumo humano, hervir ropas, conservar alimentos en mayor escala y preparar alimentos para sus animales, actividades que requieren de recipientes con mayor volumen, que no son compatibles con las cocinas familiares; para ello deberá analizarse la construcción adicional de un punto de cocción exterior, en un colgadizo, aplicando los principios de la tecnología desarrollada fundamentalmente por el MINED.

La integralidad de la solución requiere no olvidar el aseguramiento racional del suministro seco (carboneras y leñeras), la preparación del combustible (hachas, serrotes, limas...), el mantenimiento diario (cubo con tapa, palita, tenaza, atizador, cenicero). También se deben incluir en la solución otros enseres de cocina, como ollas a presión, sartenes, cafeteras y planchas de carbón, adecuadas al diseño de la cocina (fig. 2).


Requerimientos técnicos

El portador energético más caro es aquel que no se dispone cuando se necesita, y el más barato es aquel que se usa con la eficiencia óptima.

Como el calor se propaga por radiación, conducción y convección, debemos tener presente estos principios para no sólo generar el flujo térmico necesario en cada momento, sino también para evitar las pérdidas.

Al igual que la luz, el calor también se puede direccionar, concentrar, reflejar o apantallar, partiendo de las características del foco donde se genera, la distancia hasta el objetivo, las características del medio en que se propaga, la superficie de captación y muchos otros factores.

Los gases producto de la combustión, mucho más cuando usamos leña, se generan a altas temperaturas, y junto al aire en exceso se recalientan por contacto con las superficies radiantes del combustible y el hogar; los más opacos absorben las radiaciones del medio y si no se dirigen a una velocidad determinada a superficies de contacto útiles, se pierden al medio, con la consiguiente contaminación.

En síntesis, se deben observar los principios siguientes:
1. Quema sobre parrillas de hierro fundido.
2. Regulación amplia de la velocidad de la combustión. Entrada de aire: garantizar que la única posible entrada de aire a la cámara de combustión sea por debajo de la parrilla, fácil y ampliamente regulable, desde un cierre hermético (conservación de las brasas y el calor), hasta una máxima velocidad de combustión admisible. Tiro de los gases y extracción de humos y gases producto de la combustión (chimenea), que sean regulables de forma individual para cada punto de cocción.
3. Dimensionamiento correlacionado y optimizado de la cámara de combustión de hierro fundido, así como de los puntos de cocción, los conductos y el aislamiento. La correlación volumen del hogar, área de la parrilla, distancia al fondo del caldero u olla, superficie y volumen de la olla y el tiempo de cocción, resultan los más importantes a tener en cuenta para lograr la eficiencia.
4. Otro factor a considerar es el tamaño de cada pieza del combustible sólido; para ello, la puerta de carga y recarga no debe permitir que se adicionen piezas mayores a las tolerables según la superficie de la parrilla; facilitar el encendido y el alcance rápido de la temperatura de combustión inicial, el «despabilar» o atizar y, desde luego, no permitir la entrada de aire durante la cocción.
5. La extracción segura de las cenizas (una vez al día, como mínimo).
6. El aislamiento de la cámara de combustión de la encimera, de las paredes y el frente, y el aislamiento parcial de la superficie de las ollas, para evitar pérdidas, proteger la salud del cocinero y no aumentar la temperatura interior del recinto.


* Ingeniero Metalúrgico. Vicepresidente de CUBASOLAR.
e-mail: emir@cubaenergia.cu