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Hornillos de leña Ben 2 y Ben 3 de Dieter Seifert

Alrededor de mil millones de metros cúbicos de leña se queman de forma insostenible cada año para procesar alimentos. Más de 2 mil millones de personas se ven afectadas por la crisis de la leña. Si nos imagimanos a todas estas personas afectadas por la crisis de la leña harían una cadena humana de 2 millones de kilómetros, o sea 50 veces la longitud del ecuador. Hay soluciones para evitar que vivan en la miseria. Sin duda, una de ellas, es la reducción a menos de una décima parte del consumo tradicional de leña para cocinar. Esto es posible con los hornillos de leña eficientes, el calor retenido y las cocinas solares. En este artículo publicamos una contribución de código abierto del Dr. Dieter Seifert (un ingeniero alemán conocido por su dilatada lucha contra la crisis de la leña y por ser el padre de las cocinas solares parabólicas de foco interno) para la fabricación de un modelo de hornillo de leña eficiente que ha diseñado tras décadas de investigación.

Los hornillos (estufas, cocinas de leña) de leña diseñados por el Dr. Dieter Seifert y bautizados como Ben 2 y Ben 3 permiten cocinar en ollas con diámetro de hasta 28 cm (Ben 2) o con diámetros de entre 28 cm hasta 32 cm o más (Ben 3). Las sartenes y los woks también pueden emplearse. El combustible empleado en estos hornillos son palitos, ramitas o tronquitos secos de cualquier longitud, un recurso renovable que permitiría reducir la crisis de la leña. Este elemento combustible se coloca en la base del mismo.

Los hornillos de leña Ben 2 y Ben 3 han sido diseñados para ser fabricados en pequeños talleres locales con materiales disponibles localmente (chapas y varillas de acero no aleado), y para conformarlos bastan herramientas simples. Además se han diseñado los utillajes o dispositivos para la producción y que se acompañan también al final de este artículo.

La documentación de este artículo se puede utilizar como “conocimiento libre” (código abierto, “open source”), por supuesto con exención de responsabilidad. El rendimiento térmico de los hornillos del Dr. Seifert supera el 40% (en un fuego tradicional de tres piedras la eficiencia es tan solo del 10%). Este eficiente diseño del hornillo permite que el consumo de leña se reduzca a menos de un cuarto respecto a un fuego de tres piedras, o sea que permite un ahorro energético del 75%.

Para obtener un ahorro todavía mucho mayor, el hornillo de leña Ben 2 y Ben 3 se puede complementar con la técnica del termo (ver unas notas del propio Dr. Seifert), también conocida como calor retenido. En este caso, el consumo de leña se reduce a aproximadamente una séptima parte (o sea que la demanda de leña de una semana es la misma que antes se requería en día). Completar la cocción con leña con el calor retenido reduce la cantidad de leña cortada y, por tanto, evita la deforestación (cocinar con calor retenido se puede hacer con la conocida cesta aislante- ver PDF en español e inglés, en el cual se detalla como hacer fácilmente una cesta aislante y su eficiencia calorífica) .

El hornillo de leña a base de tronquitos, ramitas o palitos secos, como el Ben 2 y Ben 3 son  muy importantes también pues evitan el uso del carbón vegetal (carbón de carboneras), que para su fabricación se emplea mucha más cantidad de leña y de mayor tamaño.

En síntesis, para superar la crisis de la leña es importante, que la demanda de leña se reduzca aproximadamente a una mínima parte a la vez que se eviten los llamados efectos de rebote (véase la ponencia “Cómo superar la crisis de la leña”). Reducir el consumo de leña y quemarla de forma más eficiente como hacen los hornillos Ben 2 y Ben 3 contribuyen a reducir el peligro para la salud debido de la exposición al humo y gases tóxicos que se emiten en toda combustión y especialmente en el caso del carbón de madera (Ver estudio en ingles sobre la problemática del carbón de leña en Africa

Sencillez, alta eficiencia y durabilidad

La fabricación del hornillo de leña Ben 2 o Ben 2 es muy simple. El hornillo se compone de tres partes que encajan: la bandeja de cenizas con parrilla, la carcasa o envoltura y el trípode. Este hornillo de leña puede ser utilizable con ollas y sartenes con fondo plano o curvado. El funcionamiento del hornillo es muy sencillo, tanto en el momento de encendido como para mantener el fuego vivo.

El hornillo pesa alrededor de 4 kg, es portátil y se puede fabricar con herramientas simples y con acero convencional. En el caso de la fabricación local, especialmente en los países en desarrollo, los costes de fabricación son muy bajos (alrededor de 10 dólares por unidad). Por lo tanto, esta inversión, una familia puede amortizarla en un mes, contabilizando el alto ahorro en combustible que supone. En un hogar con familia numerosa se pueden instalar más de un hornillo por vivienda y con distintas carcasas o envolturas para que se puedan utilizar con distintas ollas y sartenes simultáneamente.

Una característica básica de los hornillos Ben 2 y Ben 3 es que emiten muy poco humo gracias a que el aporte efectivo de aire primario y secundario es abundante y está bien dirigido. Las chapas de acero convencional de la envoltura o carcasa no se ponen al rojo vivo con lo que tienen una vida útil más larga. La potencia térmica útil del hornillo Ben es de 1,5 kW. Para poner en ebullición seis litros de agua bastan menos de 30 minutos. Para esta operación, se requieren alrededor de 0,4 kg de palitos secos. Con un consumo diario por hogar de 1,4 kg de leña, la demanda anual es aproximadamente 500 kg, en lugar de los entre 2.000 kg hasta 4.000 kg de leña (o más de 7.000 kg de madera, si se usa carbón vegetal elaborado en carboneras).

Producción de los hornillos leña

Los hornillos Ben 2 y Ben 3 pueden ser fabricados en talleres simples, incluso en talleres escolares, con material fácilmente disponible. No se requiere de maquinaria, aunque para taladrar los agujeros en las chapas es más fácil con un taladro eléctrico o una punzonadora manual. El material de construcción para el hornillo se encuentra fácilmente, se trata de chapas (grosor 0,75 mm) y acero redondo (diametro 6 mm) de acero estándar (acero no aleado). En los annexos incluidos al final del artículo se facilitan planos de los hornillos, imágenes y detalles de los utillajes o dispositivos de fabricación.

Un diseño de alta eficiencia y simple manejo

El diseño del hornillo de leña Ben se compone de tres partes principales, que se encajan:

Partes del hornillo de leña Ben.

a)  la bandeja de ceniza (1, la parrilla (2) integrada b)  la carcasa o envoltura circular (3) la cual dirige la conducción del aire de combustión está rodeada de una chapa protectora (5a) con sus fijaciones (5b) c)  el trípode (4) para la colocación estable de la olla o de la sartén. La bandeja de cenizas (1) es una chapa de acero doblada en forma de cubeta cuyos lados están provistos de agujeros. En estos agujeros se insertan las barras de la parrilla (2), donde se quema la leña. Para evitar que las barras de la parrilla se caigan tienen forma de horquilla. La carcasa o envoltura del hornillo (3) es una chapa redondeada que se superpone a los extremos y de este modo puede ser atornillada o fijada para que quede solidaria con el conjunto. La carcasa se corta en la dirección circunferencial en ambos lados y en la cual luego se le abre una apertura.

La carcasa o envoltura está soportada por extensiones de las patas del trípode de modo que los tronquitos queman justo por encima de la parrilla y les llega el aire para la mejor combustión desde todos los lados, o sea con aire primario y secundario. El trípode esta ubicado de manera que una pata se coloca detrás. Entonces el portal o apertura de la carcasa o envoltura permite que quede delante. Finalmente la bandeja de cenizas con la parrilla se instala entrándola a través del portal hasta que hace tope con la pata trasera.

Amplia variedad de utensilios de cocina: ollas, sartenes y woks

Los hornillos Ben 2 y Ben 3 se pueden utilizar para todas las recetas culinarias más habituales elaboradas en una cocina, excepto para hornear (si que se puede cocinar el pan plano hecho en una sartén).

La carcasa tiene una altura de 200 mm (3) para ollas y de 150 mm (3*) para sarténes o woks.

El fondo de la olla no importa que sea plano o curvado, con lo cual las opciones de utensilios culinarios son mayores. Durante su utilización sean ollas o sartenes es recomendable utilizar siempre una tapa ya que se mejora la eficiencia calórica obtenida. La separación entre la olla y la carcasa debe ser entre 7 mm y 10 mm con el fin de lograr una alta eficiencia. Si se utiliza una sartén/un wok, hay que asegurar que haya una distancia mínima de 5 mm entre la sartén y el borde superior de la carcasa o envoltura. La carcasa puede tener mayor o menor altura y de esta forma ampliamos las posibilidades de ollas y sartenes o woks.

Gracias a la carcasa envolvente y a la parrilla especial se consigue que el hornillo Ben tenga una elevada eficiencia. Esto se traduce en que la combustión de los tronquitos es más completa y hay una mayor transferencia de calor a la olla.

Si se aplica además la tecnología de la cocción solar, entonces la demanda de leña se puede reducir a menos de un kg por día y familia. La cocción solar es especialmente aconsejable para hervir grandes cantidades de agua, hornear panes y pasteles, o elaborar conservas de frutas y legumbres. La cocina solar es un medio eficaz para evitar efectos de rebote.

Normas de manejo básicas

Instalación
El hornillo debe instalarse en un lugar a resguardo del viento y de la lluvia, en un espacio con buena ventilación, por ejemplo, en la esquina de una pared con tres lados, y que se disponga de un espacio libre hasta el techo de modo que el aire puede fluir libremente. Es recomendable situarlo sobre un soporte de unos 33 cm de altura lo cual nos situa el hornillo en la mejor disposición para cocinar (en este documento anexo explicamos como fabricar el soporte adecuado).

Como iniciar la combustión
La bandeja de ceniza debe vaciarse siempre antes de usar el hornillo, preferentemente en una lata. Para hacerlo, la bandeja de ceniza se retira, se vacia y se reinstala. La ceniza de la leña, así como los pequeños trozos de carbón vegetal generado se pueden usar como fertilizante en un huerto o campo de cultivo. También se puede mezclar la ceniza con agua que permite obtener una pasta con la cual recubrir el exterior de la olla, de modo que el hollín puede ser fácilmente lavado.

Para el encendido del hornillo se usan dos o tres trozos de papel enrollado de unos 15 cm de longitud. Estos se disponen sobre la parrilla de forma que sobresalgan con un extremo desde la apertura frontal. Encima de estos trozos de papel enrollados que se emplean para encender el fuego colocamos directamente los tronquitos o astillas más secas con las que facilitamos el inicio de la combustión. Si no se dispone de papel se pueden emplear astillas. Cuando las astillas y los tronquitos están colocadas ya encima de la parrilla y el papel debajo de estos, podemos colocar la olla llena apoyada sobre el tripode. A continuación bastará prender el fuego desde esta apertura frontal. Una vez que el fuego es suficientemente fuerte, ya podemos introducir los palitos o tronquitos combustibles por la boca del hornillo. Los palitos los vamos empujando para que siempre haya la cantidad apropiada de combustible justo debajo de la olla.

Vista del hornillo de leña Ben. En la imagen de la izquierda, se aprecia la chapa protectora (5a), puede con fijaciones (5b) ser recomendable para protegerse contra posibles quemadas por la temperatura que alcanza la carcasa. En la imagen de la derecha vemos como con unas tenazas puede ser sujetada y transportar la carcasa cuando todavía está caliente.

La experiencia enseña cómo ubicar los diferentes palitos para mantener un fuego bien vivo y libre de humo. También podremos observar cuando es ventajoso apoyar una parte de los palitos en el borde dentado exterior de la bandeja de ceniza. Por supuesto, la pequeña cantidad de palitos o tronquitos secos necesarios para toda la operación de encendido y de combustible posterior los tendremos a mano y cerca del hornillo. 8.  Cómo extinguir el fuego

Al final del proceso de cocción si disponemos de una cesta aislante para aprovechar el calor retenido bastará con retirarla y que conserve su calor con el utensilio de calor retenido. Para extinguir el fuego, hay que sacar los tronquitos o palitos todavía ardientes por la apertura del portal y apagarlos sobre la bandeja de ceniza. Para este menester puede ser interesante ahogar el fuego con arena. Los palitos o tronquitos carbonizados se pueden utilizar en el siguiente proceso de cocción.

Medidas de seguridad

Las medidas de seguridad convencionales son necesarias e imprescindibles en el uso de estos hornillos. En primer lugar recordar que todas las piezas del hornillo, con excepción de la parte delantera de la bandeja de ceniza se calientan y no deben ser tocadas si no es con unas tenazas. Los rescoldos calientes de los trocitos de leña nunca deben entrar en contacto con sustancias inflamables. No emplear bajo ningún pretexto sustancias combustibles líquidas, ni durante el encendido, ni durante la cocción.

Si se maneja correctamente, el hornillo de leña es un utensilio seguro y de fácil manejo. Las ollas y sartenes se ubican de forma muy estable sobre el tripode. Dado que la bandeja de ceniza es suficientemente larga la leña se coloca con fiabilidad para evitar que se caiga. La  bandeja de ceniza tiene una longitud de 400 mm pero puede alargarse con una bandeja adicional.

Algunos resultados experimentales con hornillos Ben 2 y Ben 3

La tabla contiene resultados de las pruebas experimentales en el uso de los hornillos Ben 2 y Ben 3 con olla (con tapa) de 24 cm y de 28 cm de diámetro.

Todos los cálculos de rendimiento térmico η  y potencia térmica efectiva Peff se muestran en las últimas filas..

 

Epílogo

Como ya hemos apuntado al inicio de esta documentación, los hornillos de leña Ben 2 y Ben 3 permiten una eficiencia del 40%. Por tanto esta eficiencia reduce la necesidad de leña de una familia en un 75% del consumo respecto a una cocina de leña tradicional (de un 10% de eficiencia).

Si además la complementamos con el calor retenido entonces el consumo de leña se reduce a la séptima parte. En otras palabras se necesitan tan sólo las ramitas que crecen anualmente de un árbol o arbusto. Otras fuentes de abastecimiento son las plantaciones de rotación corta (short rotation plantations) como, por ejempló, de guandú (Cajanus cajan) cosechadas cada año. El pequeño consumo de combustible evita el trabajo penoso de acarrear cargas pesadas y sobretodo evita la destrucción de árboles, con todas las consecuencias negativas para los seres humanos y la naturaleza.

Anexos

Para la fabricación de los hornillos Ben 2 y Ben 3 facilitamos los planos que se componen de los siguientes annexos. Documento completo en formato PDF (6,5 Mb)

Anexo A)  Dibujos de hornillos Ben 2 y Ben 3 con lista de piezas
Anexo B)  Descripción de Dispositivos (D1) ... (D3), (D7) ... (D10) para producción en serie de  bandeja de ceniza, parrilla, carcasa y chapa protectora
Anexo C)  Dibujos de Dispositivos (D1) ... (D3), (D7) ... (D10) con lista de piezas
Anexo D)  Fotos de Dispositivos
Anexo E)  Documentación para la producción del trípode (4W) de acero redondo
Anexo F) Descripción para fabricar el soporte o mesa de trabajo para el hornillo
 

 

Articulo elaborado con la información faciltiada por el Dr.-Ing. Dieter Seifert (Mayo 2016). Para contactar con su diseñador facilitamos la dirección postal: Solar Cooker Development- Siedlungsstr. 12, D-84524 Neuötting (Alemania), o su correo eléctronico: bdiv.seifert@t-online.de