Farías Fuentes, Óscar FranciscoRamírez Menay, Roberto EnriqueDaza Meza, Mateo2025-01-082025-01-082024https://repositorio.udec.cl/handle/11594/12281Tesis presentada para optar al grado de Magíster en Ciencias de la Ingeniería con Mención en Ingeniería MecánicaEl uso de tecnologías eficientes para reducir los impactos ambientales derivados de la combustión de leña y optimizar los recursos energéticos es una prioridad, especialmente en comunidades donde la biomasa es un recurso accesible y económico. En Chile, el 70 % de las viviendas rurales utiliza biomasa como principal fuente de calefacción, lo que contribuye significativamente a los altos niveles de emisiones contaminantes, especialmente en la zona sur, donde la combustión de leña genera el 90 % del material particulado fino durante el invierno. En este trabajo, se analiza un prototipo de recuperador de calor por condensación integrado en una cocina a leña. Este dispositivo fue diseñado para mejorar la eficiencia energética y mitigar el impacto ambiental mediante la implementación de un modelo térmico unidimensional. El estudio combina un modelo teórico en régimen transitorio, desarrollado en EES, con experimentos realizados en un banco de pruebas. Esto permite predecir las temperaturas del agua, de los gases y el rendimiento del sistema. El prototipo de recuperador de calor evaluado en este estudio alcanza un rendimiento del 90 % y cuenta con un tanque de 50 litros que permite calentar agua desde 20 °C hasta 60 °C, recuperando 12,6 MJ de energía, equivalente a una potencia de 3,33 kW. Además, reduce la temperatura de los gases de salida a 50 °C, lo que optimiza la transferencia de calor y minimiza las pérdidas energéticas. Su implementación logra disminuir el consumo de biomasa en un 40 % en comparación con el uso de una cocina a leña sin el recuperador. El modelo utilizado predice la temperatura del agua de salida del recuperador con un error inferior al 5 %, mientras que el error en la predicción de la temperatura de los gases de salida alcanza hasta un 15 %. Este último resultado se atribuye a las simplificaciones realizadas en el cálculo de las propiedades térmicas y a la omisión de la radiación de gases. En cuanto al rendimiento, el error promedio varía entre un 5 % y un 12 %.The use of efficient technologies to reduce the environmental impacts of wood combustion and optimize energy resources is a priority, especially in communities where biomass is an accessible and economical resource. In Chile, 70% of rural households use biomass as their main heating source, significantly contributing to high levels of pollutant emissions, particularly in the southern region, where wood combustion accounts for 90% of fine particulate matter during winter. This study analyzes a prototype of a condensation heat recovery system integrated into a wood burning stove. This device was designed to improve energy efficiency and mitigate environmental impact through the implementation of a one-dimensional thermal model. The study combines a transient theoretical model, developed in EES, with experiments conducted on a test bench. This approach enables the prediction of water and gas temperatures, as well as system performance. The prototype heat recovery system evaluated in this study achieves an efficiency of 90% and includes a 50-liter tank capable of heating water from 20 °C to 60 °C, recovering 12.6 MJ of energy, equivalent to a power output of 3.33 kW. Additionally, it reduces exhaust gas temperatures to 50 °C, optimizing heat transfer and minimizing energy losses. Its implementation reduces biomass consumption by 40% compared to the use of a wood-burning stove without the heat recovery system. The model predicts the water outlet temperature of the heat recovery system with an error of less than 5%, while the error in predicting exhaust gas temperatures reaches up to 15%. This discrepancy is attributed to simplifications made in the calculation of thermal properties and the omission of gas radiation. Regarding efficiency, the average error ranges between 5% and 12%.esMadera CombustiónEficiencia térmicaBiomasaThesisAGUA limpia y saneamientoENERGÍA asequible y sostenibleTRABAJO decente y crecimiento económicoINDUSTRIA, innovación, infraestructuraCiudades y comunidades sosteniblesAcción CLIMÁTICA