Articulo Científico  
Evaluación de un prototipo de cocina de biomasa tipo  
batch utilizando asai y pellets de aserrín de pino como  
combustible, conforme a la normativa NB/ISO 19867-1,  
para su implementación en áreas rurales de Bolivia  
Evaluation of a batch-type biomass stove prototype using asai and pine sawdust pellets as fuel,  
in accordance with regulation NB/ISO 19867-1, for implementation in rural areas of Bolivia  
Mariela Lizbeth Huanca Alcazar1  
Evelyn Cardozo2  
1Estudiante. Universidad Mayor de San Simón. Cochabamba. Bolivia. 201801574@est.umss.edu-marielalizbethhuanca@gmail.com  
2Investigador. Universidad Mayor de San Simón. Cochabamba. Bolivia. evelyncardozo.r@fcyt.umss.edu.bo  
RESUMEN  
En el departamento de Pando, Bolivia, se generan grandes cantidades de residuos  
de pepa de asaí sin un aprovechamiento adecuado. Este estudio evaluó el  
desempeño térmico y ambiental de una cocina mejorada de biomasa tipo Batch,  
conforme a la normativa NB/ISO 19867-1, utilizando pellets de aserrín de pino  
Citar como: Berdeja : Huanca  
y mezclas con residuos de asaí como combustibles alternativos.  
Alcázar, M.L., Cardozo, E.  
Evaluación de un prototipo  
de cocina de biomasa tipo  
batch utilizando asaí y pellets  
de aserrín de pino como  
combustible, conforme a la  
normativa nb/iso 19867-1,  
para su implementación en  
áreas rurales de Boliviaos.  
Se realizaron pruebas experimentales con diferentes combinaciones de  
combustible (100% pellets de pino, 40% asaí - 60% pellets, y 30% asaí - 70%  
pellets) para analizar la eficiencia térmica, consumo energético, emisiones de  
CO, CO₂ y SO₂. Se emplearon pruebas de hervor de agua y un analizador de  
gases para la evaluación.  
Journal Boliviano De Ciencias, Los resultados indicaron que el uso de pellets puros alcanzó una eficiencia térmica  
22(58) 22-41. https://doi.  
org/10.52428/20758944.  
v21i58.1389  
del 35%, mientras que las mezclas con asaí registraron 34.20% y 34.61%, la  
concentración de CO varió entre 407 ppm (pellets puros), 408 ppm (mezcla 30%  
asaí, velocidad alta) y 310 ppm (mezcla 30% asaí, velocidad media), con una  
concentración máxima de CO₂ del 2.47% v/v y 4 ppm de SO₂ aproximadamente.  
Recepción: 16/05/2025  
Aprobación: 21/10/2025  
Publicado: 30/06/2025  
El estudio concluye que la combinación de residuos de asaí con pellets de pino  
en cocinas mejoradas representa una alternativa viable y sostenible para reducir  
el impacto ambiental y aprovechar desechos agroindustriales en Bolivia.  
Declaración: Derechos de  
autor 2025 Huanca Alcázar,  
M.L., Cardozo, E. Esta  
obra está bajo una licencia  
internacional Creative  
Commons Atribución 4.0.  
Los autores/as declaran no tener  
ningún conflicto de intereses  
en la publicación de este  
documento.  
Palabras clave: Biomasa. Combustibles sólidos. Cocinas de biomasa  
ABSTRACT  
In the department of Pando, Bolivia, large quantities of asaí seed waste are  
generated without proper utilization. This study evaluated the thermal and  
environmental performance of an improved batch-type biomass stove, in  
accordance with standard NB/ISO 19867-1, using pine sawdust pellets and  
mixtures with asaí waste as alternative fuels.  
Experimental tests were conducted with different fuel combinations (100%  
pine pellets, 40% asaí - 60% pellets, and 30% asaí - 70% pellets) to analyze  
thermal efficiency, energy consumption, CO, CO₂, and SO₂ emissions, as well  
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as particulate matter generation. Water boiling tests and gas analysis were used for  
evaluation.  
The results indicated that the use of pure pellets achieved a thermal efficiency of  
35%, while the asaí mixtures recorded 34.20% and 34.61%. In terms of emissions,  
CO varied between 407 ppm (pure pellets) and 408 ppm (30% asaí mixture High  
speed) and 310 ppm (30% asaí mixture, medium speed), with a maximum CO₂  
concentration of 2.47% v/v and approximately 4 ppm of SO₂.  
Thestudyconcludesthatthecombinationofasaíwastewithpinepelletsinimproved  
stoves represents a viable and sustainable alternative to reduce environmental  
impact and utilize agro-industrial waste in Bolivia.  
Keywords: Biomass. Solid fuels. Biomass stoves  
1. INTRODUCCIÓN  
El uso de biomasa como fuente de energía sigue siendo una alternativa clave en  
diversas regiones, especialmente en áreas rurales donde el acceso a combustibles  
fósiles es limitado.  
El cambio climático centró nuevamente la atención en la biomasa como la única  
fuente de carbono orgánico para producir combustibles a gran escala. (Deng et al.,  
2023). La definición de biomasa varia debido a la heterogeneidad, sin embargo,  
de manera general la biomasa consiste en una mezcla de materia de origen natural  
proveniente de plantas y animales (McKendry, 2002). Cabe resaltar que la biomasa  
es un recurso energético completamente renovable, ya que el CO₂ liberado durante  
su combustión no contribuye al aumento del dióxido de carbono atmosférico, las  
plantas absorben el CO₂ liberado en el ambiente por la descomposición de otras  
plantas, utilizándolo para su crecimiento y procesos metabólicos (Tursi, 2019).  
Los bosque y océanos distribuidos en diversas regiones de la Tierra alberga una  
enorme cantidad de biomasa. Según varios informes, las reservas globales de  
biomasa, se estima en aproximadamente 1.8 billones de toneladas terrestres y  
4 mil millones de toneladas acuáticas. En términos energéticos, el potencial de  
producción de biomasa a nivel mundial representa más de 80 veces el consumo de  
energía anual del planeta(Tursi, 2019).  
En 2023 se estima que alrededor de 2 mil millones de personas en el mundo aún  
no tienen acceso a cocinas limpias. La implementación y el desarrollo de esta  
tecnología han avanzado de manera más lenta en comparación con el acceso a la  
electricidad(Access to clean cooking – SDG7, s. f.).  
Debido a la contaminación del aire en el interior de los hogares causada por la  
cocción de alimentos con combustibles sólidos, anualmente mueren 1.6 millones  
personas prematuramente, lo que representa más del 2% de las enfermedades a  
nivel mundial (y el 4% en los países más pobres). (Kshirsagar & Kalamkar, 2014).  
Como solución a estos problemas globales, los sistemas de cocinas mejoradas  
(ICS) que cuentan con una mayor eficiencia energética, menores emisiones de  
CO y material particulado que las cocinas tradicionales, reducen las enfermedades  
respiratorias, el tiempo y el costo de obtener combustible, el cambio climático y  
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la deforestación resultantes. En enero de 2011 se estableció nuevos estándares en  
tecnologías de cocina ICS, al menos un 90% de reducción de emisiones y un 50%  
de ahorro de combustible en comparación con la tecnología base (fuego de tres  
piedras) (Biomass Cookstoves Technical Meeting: Summary Report, s. f.)  
Una cocina de biomasa es un dispositivo diseñado para quemar combustibles  
sólidos, la energía liberada durante la combustión de la biomasa se dirige a una  
olla, sartén o plancha, que permite el uso de la energía para la cocción de alimentos,  
calentar espacios y agua, iluminar interiores. Las cocinas modernas ofrecen más  
que un fuego común, ya que se caracterizan por su alta eficiencia, bajas emisiones  
y seguridad para los usuarios. Dependiendo de los hábitos alimenticios, factores  
socioculturales y tipos de combustible disponibles, existen diversos diseños de  
cocinas alrededor del mundo, ya sean tradicionales o mejorados (Kshirsagar &  
Kalamkar, 2014).  
El período entre 1970 y 1980 fue el inicio de la primera ola en el desarrollo de estufas  
mejoradas. Las preocupaciones sobre cómo el uso excesivo de biocombustibles  
contribuiría a la deforestación y la pobreza motivaron esta primera fase, que  
se centró en mejorar la eficiencia energética de las estufas, con la reducción de  
humo como un objetivo secundario. Durante este tiempo, también comenzó el  
movimiento de cocinas en África, particularmente en el Sahel, tras la grave sequía  
de finales de los años 70. El terremoto de Guatemala en 1976 introdujo los ICS en  
Centroamérica, especialmente la estufa Lorena (Westhoff et al., 1995).  
A mediados de la década de 1980, los diseños de estufas mejoradas comenzaron a  
evolucionar constantemente, apoyados en estudios científicos sobre transferencia  
de calor y mecánica de fluidos. Durante este periodo, se implementaron  
procedimientos de prueba y diseño sistemáticos, con un enfoque en la eficiencia del  
combustible y la reducción del humo. Aunque los programas de estufas en India y  
China fueron clave, Barnes et al. señalaron que no tuvieron mucho éxito entre 1980  
y principios de 1990. A partir de los 90, el enfoque se centró en las necesidades del  
usuario, incluyendo la seguridad y la comodidad, y se integraron preocupaciones  
medioambientales. Programas como el NPIC en India, que distribuyó más de 35  
millones de estufas(Venkataraman et al., 2010), y el NISP en China, que introdujo  
129 millones de estufas, marcaron un hito en el desarrollo de estufas mejoradas.  
Hoy en día, el NISP sigue siendo uno de los programas más exitosos (Barnes &  
Weltbank, 1994).  
Tras más de diez años de declive, el interés por la energía doméstica y, por ende,  
por las estufas mejoradas resurgió a nivel internacional. En la Cumbre Mundial  
sobre el Desarrollo Sostenible de 2002, celebrada en Johannesburgo, la EPA de  
los Estados Unidos lanzó la Alianza para un Aire Interior Limpio, para abordar los  
riesgos ambientales y de salud asociados con el uso de combustibles de biomasa  
tradicionales en interiores. Además, en 2008, el Mecanismo de Desarrollo Limpio  
(MDL) incluyó los programas de estufas en su agenda como parte de proyectos  
descentralizados más pequeños, registrando alrededor de 14 proyectos de estufas  
como “Programas de Actividades” para mayo de 2013 (Kshirsagar & Kalamkar,  
2014).  
El 56 % de la población en países en desarrollo depende principalmente de  
combustibles sólidos, como la biomasa tradicional y el carbón, para la cocción de  
sus alimentos, con un acceso muy limitado a formas de energía modernas y más  
eficientes. La disponibilidad de tecnologías como las cocinas mejoradas alcanza  
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solo al 27 % de las personas que dependen de estos combustibles(Rajkumar  
et al., 2019). En los países menos desarrollados, los niveles de acceso son aún  
más bajos; por ejemplo, en África subsahariana, solo el 6 % de la población que  
utiliza biomasa tradicional cuenta con cocinas mejoradas. No obstante, el acceso  
es considerablemente mayor en países como China, Tailandia y Brasil. (Layout 1,  
s. f.)  
La combustión ineficiente de biomasa genera contaminación del aire en el hogar  
(HAP), incluyendo emisiones de carbono, carbono orgánico, material particulado  
(PM2.5), monóxido de carbono (CO) e hidrocarburos policíclicos aromáticos  
(Kim et al., 2011).  
La exposición a estos contaminantes está asociada con enfermedades respiratorias  
y cardiovasculares, cáncer de pulmón y un sistema inmunológico debilitado,  
especialmente entre mujeres y niños, ya que las mujeres suelen ser las principales  
encargadas de cocinar en muchos países de bajos y medianos ingresos (Kim et al.,  
2011; Pandey et al., 2017). A nivel mundial, más de 3.7 millones de muertes  
prematuras se atribuyen al humo relacionado con las actividades de cocina (Low-  
Cost Solutions Can Give Billions Access to Modern Cooking by 2030, but the  
World Is Failing to Deliver - News, 2023; Rajkumar et al., 2019).  
Las estufas de cocina de flujo forzado han mostrado ser prometedoras, mejorando  
la eficiencia térmica y reduciendo las emisiones de CO y PM2.5 (MacCarty  
et al., 2010). El suministro de aire secundario en estas estufas mejora la mezcla,  
reduciendo las emisiones de PM2.5. Varios estudios han examinado estufas de  
cocina de flujo forzado con suministros de aire primario y/o secundario, revelando  
que la inyección de aire secundario influye en las emisiones de partículas (Kirch  
et al., 2018; Sharma & Dasappa, 2017). Sin embargo, un mayor flujo de aire del  
aire secundario a veces puede causar el apagado de la llama, aumentando las  
emisiones de partículas finas mientras que puede reducir la masa total de material  
particulado, pero aumentar las concentraciones de partículas ultrafinas. Optimizar  
el suministro de aire es crucial para mejorar los diseños de las estufas de cocina  
(Caubel et al., 2018).  
El uso de estufas mejoradas de biomasa ha demostrado ser una alternativa eficiente  
en Etiopía, reduciendo el consumo de combustible y mejorando las condiciones  
del hogar (Mekonnen, 2022). De manera similar se evaluaron la eficiencia térmica  
de una estufa mejorada mediante la prueba de ebullición de agua, obteniendo una  
eficiencia del 25 % al calentar 5 litros de agua (Barpatragohain et al., 2021)  
Durante las pruebas experimentales, se evaluaron diferentes diseños de estufas  
(10, 20 y 40 orificios, además de un diseño alternativo) en función de su eficiencia  
térmica, producción de calor y emisiones. La estufa de 40 orificios presentó el  
mayor valor de energía generada (316.880 kJ) y las menores emisiones de gases  
(273 ppm), aunque también mostró la eficiencia térmica más baja (15.38%). En  
contraste, el diseño alternativo alcanzó la mayor eficiencia térmica (16.47%) pero  
con mayores niveles de emisión (333 ppm). Estos resultados demuestran que,  
si bien se ha logrado un avance significativo en la reducción de emisiones y el  
aprovechamiento de residuos, es necesario continuar con mejoras técnicas para  
optimizar el rendimiento térmico. (Himanshu et al., 2022; (PDF) Effect of Holes  
System Designing for Low Energy Stove Using Coffee Husk Bio-Pellet as Solid  
Fuel, s. f.)  
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Se han desarrollado estudios sobre estufas gasificadoras mejoradas, como el caso  
de la estufa Belony. Después de la fabricación con la primera modificación, la  
eficiencia alcanzó un 20,02 % al utilizar cáscara de arroz, un 25,89 % con una  
mezcla en proporciones iguales de pellets de biomasa y cáscara de arroz, y un  
26,27 % al emplear una mezcla en partes iguales de cáscara de arroz y astillas de  
madera. No obstante, se observó la emisión de cantidades considerables de humo  
cuando la cámara de combustión principal estuvo completamente cubierta por la  
base de la olla. El cambio realizado mostró buenos resultados únicamente cuando se  
utilizaron pellets de biomasa de forma exclusiva; sin embargo, al emplear mezclas  
con cáscara de arroz o cáscara de arroz sola, se generaron emisiones visibles de  
humo. Por lo tanto, el uso de pellets de biomasa en esta tecnología se presenta  
como una opción prometedora para lograr una combustión más limpia y un entorno  
de cocción más saludable. (Bhusal et al., 2015; Sharma & Dasappa, 2017).  
Finalmente, Ahmad et al. (2022) compararon el desempeño de varias estufas de  
carbón en China, encontrando que el modelo 2-TL presentaba la mayor eficiencia  
térmica, con un 87.2 % al utilizar briquetas de carbón.  
Se han realizado estudios para evaluar el desempeño de siete tipos de cocinas  
que incorporan un ventilador con el fin de modificar la relación aire-combustible.  
En dichos estudios se emplearon dos tipos de combustible: briquetas de carbón  
semicoquizado y carbón crudo. La cocina identificada como 2-TL presentó los  
valores más altos de eficiencia térmica y las emisiones más bajas de monóxido de  
carbono (CO) y material particulado, especialmente cuando se utilizaron briquetas  
como combustible. Estos resultados indican que la homogeneidad de la biomasa  
y el contenido de humedad tienen una influencia significativa en el aumento de la  
eficiencia de combustión y en la reducción de contaminantes. (Ahmad et al., 2022)  
Este estudio tiene como objetivo analizar el desempeño térmico y ambiental de  
una cocina conforme a la normativa boliviana NB/ISO 19867-1, empleando pellets  
de aserrín de pino y residuos de asaí como combustibles. Se busca determinar  
la viabilidad del asaí como combustible alternativo y evaluar los cambios en la  
eficiencia, las concentraciones de gases en las mezclas con asaí en comparación  
con el uso exclusivo de aserrín de madera.  
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2. METODOLOGÍA  
2.1 Prototipo  
La cocina que se evaluó presenta las siguientes características:  
Figura N°1: Prototipo de cocina que se evaluó. Fuente: Elaboración propia,2024  
Tiene un ventilador con diferentes velocidades, que nos permite regular la entrada  
de aire a la cámara de combustión que presenta algunos orificios, para una  
combustión más completa, el ventilador se alimenta con una batería de litio, que se  
recarga con energía solar que es captada por paneles solares (ver Fig. 1).  
El combustible que se usó para la evaluación de la cocina son pellets de 8 mm  
certificados para evitar variaciones en el tamaño, composición de pellets que podría  
generar diferencias en la evaluación y asaí proveniente del departamento de Pando.  
Figura N°2: Pellets certificados. Fuente: Elaboración propia,2024  
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2.2. Condiciones de rendimiento energético.  
Para la determinación de las condiciones de rendimiento energético se desarrolló  
la prueba bajo la normativa NB/ISO 19867-1, que es una simulación del proceso  
de cocción que ayuda a entender, a diseñadores de cocinas mejoradas, con qué  
grado de eficiencia se transfiere la energía generada por el combustible utilizado, la  
cocina está diseñada para funcionar a diferentes niveles de potencia, por tanto, la  
cocina se evaluó en 3 fases (potencia alta, potencia media y potencia baja).  
Previo a la realización de la prueba se determinó el poder calorífico del combustible,  
la humedad, registro la temperatura ambiente y temperatura de ebullición local.  
2.2.1. Poder calorífico  
Determinación del poder calorífico en bomba calorimétrica  
Los pellets fueron triturados y homogenizados con ayuda de un mortero.  
Posteriormente, una porción de la muestra se envolvió en papel de combustión y se  
sujetó a un hilo de ignición en la bomba calorimétrica. La bomba fue alimentada  
con oxígeno a alta presión (~30 atm) para garantizar la combustión completa y  
luego se sumergió en el agua del calorímetro, registrándose la temperatura inicial.  
Se inició la combustión y se midió el aumento de temperatura (ΔT). Finalizada  
la combustión, la solución acuosa remanente, que contenía los ácidos formados,  
se extrajo y se transfirió a un matraz Erlenmeyer. A la solución se le añadió  
fenolftaleína como indicador y se tituló con una solución estándar de NaOH 0,02  
M hasta alcanzar el punto de equivalencia, determinado por el cambio de color. El  
volumen de NaOH consumido se registró para la corrección de la energía liberada  
durante la combustión.  
2.2.2. Porcentaje Humedad de los pellets.  
La humedad de los pellets se determinó mediante el método gravimétrico,  
utilizando una balanza higrométrica digital. Se tomó una muestra homogenizada,  
representativa del lote evaluado, la cual fue introducida en el equipo. La muestra  
fue sometida a una temperatura de 120 °C hasta lograr la evaporación completa del  
agua. El equipo registró el valor de sólidos totales en la pantalla una vez alcanzada  
la estabilización, y el porcentaje de humedad se calculó por diferencia respecto al  
100 %, se realizaron 3 análisis por lote de pellets y asaí.  
2.2.3. Fases de la secuencia de la prueba estándar (eficiencia térmica)  
La prueba estándar de eficiencia térmica se llevó a cabo en tres fases consecutivas.  
Para los pellets, las pruebas se realizaron durante tres días consecutivos, mientras  
que para las mezclas con asaí se realizaron únicamente dos fases consecutivas  
durante el mismo período. Cada fase correspondió a diferentes niveles de potencia  
y velocidades de ventilación de la cocina.  
Primera fase: potencia alta, velocidad alta (encendido en frío)  
Severificóquelabateríadelacocinaasistidaporventiladorestuvieracompletamente  
cargada.  
Se pesó la olla vacía y el material de ignición, el cual no debía superar los 30 g por  
cada 5 litros de agua.  
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Se midió y registró la masa del primer lote de combustible.  
La olla se llenó con 5 litros de agua a temperatura ambiente, se pesó nuevamente  
y se registró la masa total.  
Se realizaron las conexiones entre el Data Logger, la computadora y la termocupla,  
registrándose la temperatura del agua cada 5 segundos.  
Se midió la temperatura inicial del agua colocando un termómetro digital  
sumergible en el centro de la olla, fijado a 5 cm del fondo.  
Se introdujo en la cámara de combustión el primer lote de combustible y el material  
de ignición, encendiéndose la cocina con el ventilador en velocidad alta. Una vez  
que la llama se estabilizó, se registró la hora de inicio de la prueba.  
Cuando el agua alcanzó la temperatura de ebullición local, se anotó la hora de  
finalización y la temperatura.  
Inmediatamente se pesó nuevamente la olla con el agua a temperatura de ebullición.  
El combustible restante fue retirado sin el uso de agua para extinguir la llama. Los  
pellets no consumidos se separaron del carbón, pesándose ambos y registrando sus  
masas.  
Segunda fase: potencia media, velocidad media (encendido en caliente)  
Esta fase se inició inmediatamente después de la primera, aprovechando la cocina  
caliente.  
Se repitió el mismo procedimiento de la fase anterior, modificando únicamente la  
velocidad del ventilador a nivel medio.  
Tercera fase: potencia baja, velocidad baja (encendido en caliente)  
La tercera fase comenzó de forma inmediata tras finalizar la segunda, manteniendo  
la cocina caliente.  
Se repitió el procedimiento de la fase anterior, con la diferencia de que la velocidad  
del ventilador se reguló en nivel bajo.  
2.3. Condiciones de salud (mediciones al interior del ambiente de la cocina).  
Las condiciones de salud se basan en la medición de concentración del monóxido  
de carbono para este estudio se desarrolló la prueba bajo la normativa NB/ISO  
19867-1.  
Determinación de concentración de monóxido de carbono, dióxido de carbono  
y dióxido de azufre:  
La prueba se realizó tres veces por día a diferentes potencias de cocción durante  
tres días consecutivos para los pellets al 100 %. En el caso del asaí, las pruebas se  
efectuaron únicamente a dos potencias, y a potencia alta con una mezcla de 30 %  
asaí y 70 % pellets, también durante tres días consecutivos.  
Previo a cada ensayo, se efectuó una prueba de fugas, utilizando como gas trazador  
dióxido de carbono (CO₂), con el fin de garantizar la estanqueidad del sistema.  
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Posteriormente, se encendió el analizador de gases HORIBA PG-350, calibrando  
el equipo y registrando la concentración de CO entre 10 y 20 minutos antes del  
encendido de la cocina.  
Se pesó el combustible y el material de ignición, además de verificar que la batería  
del ventilador estuviera cargada y en correcto funcionamiento.  
Para iniciar la prueba, se encendió la cocina y se reguló la entrada de aire mediante  
el ventilador en sus diferentes velocidades (baja, media y alta). Seguidamente, se  
colocó la olla con 5 L de agua, previamente tapada. El sistema se instaló próximo a  
la tubería del extractor de la campana, procurando evitar fugas. Se registró la hora  
de inicio de cada ensayo.  
Una vez que el agua alcanzó la temperatura de ebullición local, se mantuvo en esa  
condición durante aproximadamente 45 minutos o hasta que la concentración de  
CO₂ descendió a la mitad del valor máximo registrado en la prueba.  
Durante el proceso, se procuró mantener la llama lo más constante posible.  
Al concluir el tiempo establecido, se apagó la cocina y de forma simultánea el  
analizador de gases, registrando la hora de finalización del ensayo.  
3. RESULTADOS  
Para calcular la eficiencia, previamente se determinaron los valores de humedad  
de los combustibles (pellets y asaí), así como su poder calorífico y la temperatura  
media de ebullición en Cochabamba.  
En la Tabla 1 se presentan los valores de humedad obtenidos mediante la balanza  
higrométrica digital, donde se observa que el contenido de humedad del asaí es  
superior al de los pellets.  
Tabla N ° 1.  
Valores de humedad de los combustibles  
% Humedad  
Análisis 1  
Análisis 2  
Análisis 3  
media  
% Pellets  
5,84  
% Asaí  
7,60  
5,89  
8,04  
5,85  
7,81  
5,86  
7,82  
Fuente: Elaboración propia, 2025  
En la Tabla 2 se presentan los valores de poder calorífico, donde se observa que  
el asaí posee un poder calorífico inferior al de los pellets. Cabe destacar que las  
pruebas se realizaron únicamente con las pepas de asaí, sin considerar el bagazo  
en el muestreo.  
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Tabla N ° 2.  
Valores de poder calorífico de los combustibles  
Equivalente en H2O del  
calorímetro [Kcal/Kg]  
Valor calorífico mayor del  
combustible seco [Mj/Kg]  
Valor calorífico menor del  
combustible seco [Mj/Kg]  
Combustible  
Pellets  
Asaí  
-4885,5637  
-3273,7098  
-20,4549  
-13,7064  
-18,1940  
-11,4455  
Fuente: Elaboración propia, 2025  
En la Tabla 3 se presentan los valores promedio registrados desde el inicio de  
la ebullición hasta cinco minutos después de alcanzada, obteniéndose un valor  
promedio de aproximadamente 89 °C.  
Tabla N ° 3.  
Valores de temperatura de ebullición media  
N° Prueba  
Prueba 1  
Prueba 2  
Prueba 3  
Promedio  
Temperatura media de ebullición en Cochabamba  
89,98  
89,95  
89,05  
89,66  
Fuente: Elaboración propia, 2024  
Valores de eficiencia térmica y tiempo de ebullición de 5 L de agua a diferentes  
potencias.  
En la Tabla N.º 4 se presentan los valores de eficiencia térmica obtenidos durante  
tres días consecutivos de pruebas, en las que se evaluó el desempeño de la cocina  
a diferentes velocidades de ventilación. Los mejores resultados se alcanzaron a  
velocidad alta, con un promedio de 35,21 %, seguidos por la velocidad media  
con 34,67 % y la velocidad baja con 32,63 %. Cabe señalar que los cálculos de  
eficiencia se realizaron sin considerar la masa de carbón residual.  
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Tabla N ° 4.  
Valores de eficiencia térmica para cada fase de prueba de hervido de 5 L, 100 %  
pellets  
% Eficiencia térmica (100% pellets)  
Potencia de alta(frio)  
Potencia de media(caliente)  
Potencia de baja  
Prueba 1  
Prueba 2  
Prueba 3  
Promedio  
35,03  
35,52  
35,07  
35,21  
34,46  
34,56  
35,00  
34,67  
32,76  
32,69  
32,44  
32,63  
Fuente: Elaboración propia, 2024  
En la Tabla N.º 5 se presentan los valores de eficiencia térmica obtenidos al utilizar  
mezclas con asaí como combustible. Cuando la cocina opera a velocidad alta (nivel  
5) con una mezcla que contiene un 30 % de asaí, se alcanza una eficiencia del 34,24  
%. A velocidad media (nivel 3), con una mezcla de 40 % de asaí, la eficiencia  
obtenida es de 34,21 %. El mejor resultado se obtuvo al trabajar a velocidad media  
con una mezcla de 30 % de asaí, alcanzando una eficiencia del 34,61 %. Cabe  
destacar que los cálculos de eficiencia se realizaron sin considerar la masa de  
carbón residual.  
Tabla N°5.  
Valores de eficiencia térmica para cada fase de prueba, mezcla de pellets y asaí  
% Eficiencia térmica  
Potencia alta (velocidad  
5, 30% asaí)  
Potencia media (velocidad  
3, 40% asaí)  
Potencia media (velocidad  
3, 30% asaí)  
34,24  
34,20  
34,61  
Fuente: Elaboración propia, 2025  
En la Tabla N.º 6 se presenta el tiempo requerido para que 5 litros de agua alcancen  
la temperatura de ebullición local, utilizando pellets como único combustible. El  
menor tiempo se registró a velocidad alta, con un promedio de 16,67 minutos.  
A velocidad media, el tiempo promedio fue de 17,33 minutos, mientras que a  
velocidad baja ascendió a 23 minutos. Estos resultados indican que la velocidad  
alta permite alcanzar la temperatura de ebullición en menor tiempo.  
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Tabla N°6.  
Valores de tiempo de hervido de 5 L de agua en los 3 días de prueba en min 100%  
pellets  
Tiempo de ebullición (100% pellets)  
Potencia de alta(frio)  
Potencia de media(caliente)  
Potencia de baja  
Prueba 1  
Prueba 2  
Prueba 3  
Promedio  
17  
16  
17  
19  
22  
22  
16  
16  
25  
16,67  
17,33  
23,00  
Fuente: Elaboración propia, 2024  
En la Tabla N.º 7 se presenta el tiempo requerido para que 5 litros de agua alcancen  
la temperatura de ebullición local, utilizando mezclas de asaí y pellets como  
combustible. El menor tiempo se registró cuando la cocina operó a velocidad alta  
(nivel 5) con una mezcla que contenía 30 % de asaí, alcanzando la ebullición en  
20 minutos. A velocidad media, el tiempo aumentó a 21 minutos con una mezcla  
de 30 % de asaí y a 24 minutos con una mezcla de 40 % de asaí. Estos resultados  
indican que tanto la velocidad de operación como el porcentaje de asaí influyen  
significativamente en el tiempo de ebullición.  
Tabla N°7.  
Valores de tiempo de hervido de 5 L de agua en min, mezcla pellets y asaí  
Tiempo de ebullición  
Potencia de alta (velocidad  
5, 30% asaí)  
Potencia de media  
(velocidad 3, 40% asaí) (velocidad 3, 30% asaí)  
Potencia de media  
20  
24 21  
Fuente: Elaboración propia, 2025  
Concentración de monóxido de carbono  
Se utilizó un analizador de gases HORIBA PG-350, sin realizar ningún tipo  
de dilución, midiendo las emisiones como si fuera una chimenea. Los valores  
obtenidos se presentan a continuación.  
En la Tabla N.º 8 se presentan los valores promedio de concentración de monóxido  
de carbono (CO) emitido durante el funcionamiento de la cocina a diferentes  
velocidades. A velocidad alta, se obtuvo un valor promedio de 460 ppm con un  
coeficiente de variación del 9,94 %. A velocidad media, el promedio fue de 700  
ppm con un coeficiente de variación del 12,98 %, mientras que a velocidad baja se  
registró un valor promedio de 1161 ppm con un coeficiente de variación del 29,50  
%. Las mediciones se realizaron durante aproximadamente 45 minutos, hasta que  
la concentración de CO₂ descendió a la mitad del valor máximo registrado.  
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Tabla N° 8.  
Valores promedio de monóxido de carbono y coeficiente de variación entre los  
valores de los tres días de prueba a diferentes velocidades  
Valores Estadísticos  
Unidades  
Velocidades  
5(alta)  
460,09  
3(media)  
1(baja)  
Media aritmética  
700,23  
1161,32  
ppm  
ppm  
Desviación estándar  
45,75  
90,92  
342,56  
CV  
0,10  
9,94  
0,13  
0,29  
% CV  
12,98  
29,50  
<25% Se acepta  
Fuente: Elaboración propia, 2024  
En la Tabla N.º 9 se presenta el valor promedio de concentración de monóxido  
de carbono (CO) cuando la cocina operó a velocidad alta utilizando una mezcla  
compuesta por 30 % de asaí y 70 % de pellets. Se obtuvo un valor promedio de 409  
ppm, con un coeficiente de variación del 11,9 %. La medición se realizó durante  
aproximadamente 40 minutos, hasta que la concentración de CO₂ descendió a la  
mitad del valor máximo alcanzado.  
Tabla N° 9.  
Valor promedio de monóxido de carbono y coeficiente de variación entre los  
valores de los tres días de prueba de la mezcla 30% asaí a velocidad alta  
Valores Estadísticos  
Media aritmética  
408,661  
48,651  
Desviación estándar  
CV  
0,119  
% CV  
11,905  
Fuente: Elaboración propia, 2025  
En la Figura N.º 3 se presentan las curvas de concentración de monóxido de  
carbono (CO) obtenidas durante las pruebas realizadas a velocidad alta. Se observa  
que, al utilizar mezclas con asaí, las curvas presentan picos iniciales más elevados,  
los cuales luego descienden y se estabilizan en un valor constante. En contraste,  
cuando se emplea 100 % pellets como combustible, la concentración de CO no  
muestra picos altos, pero se mantiene estable en valores superiores a los de las  
mezclas con asaí durante un periodo más prolongado. Como resultado, los valores  
promedio de concentración de CO son similares en ambos casos.  
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Figura N° 3. Curvas de concentración de monóxido de carbono en ppm con  
pellet al 100  
y con mezclas de 30% asaí. Fuente: Elaboración propia, 2025  
En la Figura N.º 4 se presentan las curvas de concentración de monóxido de  
carbono (CO) obtenidas durante las pruebas a velocidad media. Se observa que la  
emisión de CO es menor en comparación con las pruebas realizadas a velocidad  
alta. Además, el pico máximo de concentración registrado a velocidad media es  
considerablemente más bajo que el observado a velocidad alta.  
Figura N° 4. Curvas de concentración de monóxido de carbono en ppm a  
velocidades media y alta. Fuente: Elaboración propia, 2025  
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Para la concentración de dióxido de carbono  
En la Tabla N.º 10 se presentan los valores promedio de concentración de dióxido  
de carbono (CO₂) medidos durante tres días consecutivos de pruebas, utilizando  
como combustible 100 % pellets. A velocidad alta, se obtuvo un valor promedio de  
1,95 % v/v con un coeficiente de variación (CV) del 9,5 %. A velocidad media, el  
valor registrado fue de 2,00 % v/v con un CV de 3,5 %, mientras que a velocidad  
baja se registró una concentración de 1,50 % v/v con un CV de 10,86 %.  
Tabla N° 10.  
Valores promedio de dióxido de carbono y coeficiente de variación entre los  
valores de los tres días de prueba, 100% pellets.  
Valores Estadísticos  
unidades  
Velocidades  
Media aritmética  
Desviación estándar  
CV  
5(alta)  
1,95  
3(media)  
1(baja)  
1,50  
2,00  
0,07  
0,04  
% v/v  
% v/v  
0,18  
0,16  
0,09  
0,11  
% CV  
9,50  
3,50  
10,86  
<25% Se acepta  
Fuente: Elaboración propia, 2024  
En la Tabla N.º 11 se presentan los valores promedio de concentración de dióxido  
de carbono (CO₂) obtenidos al utilizar una mezcla de 30 % de asaí y 70 % de pellets  
como combustible, operando a velocidad alta. Se obtuvo un valor promedio de  
2,47 % v/v, con un coeficiente de variación (CV) de 4,56 %.  
Tabla N° 11.  
Valor promedio de dióxido de carbono y coeficiente de variación entre los valores  
de las pruebas con mezclas de 30% asaí y a velocidad alta  
Valores Estadísticos (% v/v)  
Media aritmética  
2,468  
0,112  
Desviación estándar  
CV  
0,046  
4,556  
% CV  
Fuente: Elaboración propia, 2025  
En la Figura N.º 5 se presentan las curvas de concentración de dióxido de carbono  
(CO₂) en % v/v, obtenidas durante el funcionamiento de la cocina a velocidades  
alta y media utilizando una mezcla de 30 % asaí y 70 % pellets como combustible.  
Se observa que, a velocidad alta, se alcanzan picos de concentración de CO₂ más  
elevados en comparación con los registrados a velocidad media.  
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Figura N° 5. Curvas de concentración de dióxido de carbono en % v/v con 30%  
asaí a velocidad alta. Fuente: Elaboración propia,2025  
Para la concentración de dióxido de azufre  
En la Figura N.º 6 se observa la presencia de concentraciones de dióxido de azufre  
(SO₂) cuando se emplean mezclas con asaí como combustible. En cambio, este gas  
no se detecta al utilizar 100 % pellets de pino. En promedio, se registró un valor  
de 4 ppm de SO₂.  
Figura N°6. Curvas de concentración de dióxido de azufre en ppm en mezclas de  
30% asaí a alta velocidad. Fuente: Elaboración propia,2025  
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4. DISCUSION  
El mayor contenido de humedad del asaí (7,82 %) en comparación con los pellets  
(5,8 %) afecta la eficiencia térmica. Debido a su elevado contenido de humedad, el  
asaí consume una parte significativa de la energía liberada durante la combustión  
en la evaporación del agua, disminuyendo así su eficiencia térmica y su poder  
calorífico neto. Los resultados mostraron que la eficiencia fue menor con las  
mezclas en general, lo que se alinea con la teoría de que la mayor humedad menores  
eficiencias. Se observó una diferencia promedio de 4 minutos en el tiempo de  
ebullición entre ambos combustibles, siendo más eficiente el uso de pellets puros.  
Esto se debe principalmente a su menor humedad (5,8 %) y mayor homogeneidad,  
lo que permite una combustión más rápida y estable. En cambio, el asaí, con mayor  
humedad y composición heterogénea, reduce temporalmente la eficiencia térmica,  
al requerir más tiempo para alcanzar una combustión óptima.  
Los resultados obtenidos muestran que cuando se utiliza pellets de pino al 100 %,  
el incremento de la velocidad de combustión conlleva una mayor disponibilidad  
de oxígeno en la cámara, lo que favorece una combustión más completa. Esto se  
traduce en una disminución de las concentraciones de monóxido de carbono (CO),  
ya que el oxígeno adicional permite la oxidación completa del CO a CO₂. Este  
comportamiento es característico de un proceso de combustión eficiente.  
Sin embargo, al utilizar mezclas con 30 % de asaí y 70 % de pellets, se observa  
un fenómeno contrario: a velocidad alta, las concentraciones de CO aumentan  
comparada con la prueba a velocidad media de esta misma mezcla. Esto podría  
deberse a que el asaí por su estructura no tiene una interacción adecuada con el  
oxígeno debido al corto tiempo de residencia en la cámara y la mayor velocidad  
de ingreso de aire podría estar enfriando la temperatura del sistema, liberando  
compuestos volátiles como CO sin que estos lleguen a oxidarse completamente. En  
contraste, a velocidad media, estas mezclas presentan menores concentraciones de  
CO, lo que sugiere que una velocidad moderada permite un tiempo de combustión  
más prolongado, favoreciendo una oxidación más completa de los compuestos  
generados durante la combustión.  
En resumen, la eficiencia de la combustión y la formación de CO en esta cocina  
dependen tanto del tipo de combustible como de la velocidad de operación.  
El uso de mezclas con asaí requiere un control más preciso de la velocidad de  
combustión o incluso un pretratamiento del residuo (como secado) para mejorar su  
comportamiento energético y reducir las emisiones contaminantes.  
En el presente estudio, se observó que, al utilizar exclusivamente pellets de pino,  
las emisiones de SO2 fueron prácticamente nulas. Sin embargo, al incorporar  
semilla de asaí en la mezcla, se detectaron emisiones bajas de SO2. La presencia  
de dióxido de azufre (SO2) en emisiones de combustión suele estar relacionada  
directamente con el contenido de azufre en el combustible utilizado.  
5. CONCLUSIONES  
Se realizaron pruebas experimentales para evaluar el rendimiento térmico, consumo  
energético y emisiones gaseosas de una cocina mejorada, utilizando pellets de pino  
puros y mezclas con residuos de asaí (30 % y 40 %). Los resultados permitieron  
establecer lo siguiente:  
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Los pellets de pino presentaron un poder calorífico de 20,45 MJ/kg, mientras que  
el asaí alcanzó 13,71 MJ/kg, evidenciando que el menor contenido energético y  
mayor humedad del asaí reduce la eficiencia térmica de las mezclas.  
La cocina alcanzó un nivel 3 de eficiencia energética según la normativa ISO/  
TR 19867-3, mostrando un rendimiento superior al de cocinas tradicionales. La  
eficiencia térmica fue de 35 % con pellets puros, 34,61 % con 30 % de asaí y 34,20  
% con 40 % de asaí. La diferencia se atribuye principalmente a la mayor humedad  
y composición heterogénea del asaí, que requiere más energía para evaporar el  
agua antes de la combustión.  
El tiempo de ebullición del agua fue menor con pellets puros, aproximadamente 4  
minutos menos que con mezclas de asaí, lo que refleja la combustión más rápida y  
estable de los pellets debido a su estructura homogénea.  
Respecto a las emisiones, los pellets puros a velocidad alta generaron 407 ppm de  
CO (5,96 g CO/MJ), mientras que la mezcla 30 % asaí - 70 % pellets alcanzó 309  
ppm de CO a velocidad media, indicando que un flujo de aire moderado favorece la  
oxidación completa de los compuestos durante la combustión de mezclas.  
Se registró una concentración de CO₂ de 2,47 % v/v al usar la mezcla con 30 %  
de asaí a velocidad alta, y bajas emisiones de SO₂ asociadas a la presencia de  
compuestos azufrados en el asaí, ausentes en los pellets puros.  
En conclusión, la mezcla de residuos de asaí con pellets de pino constituye una  
alternativa energética sostenible para comunidades rurales donde se genera este  
residuo. No obstante, el uso de 100 % asaí no resulta viable debido a la imposibilidad  
de mantener una llama estable con la cantidad de material de ignición recomendada.  
Para optimizar el desempeño de la cocina, se recomienda ajustar el flujo de aire  
según el tipo de combustible, equilibrando eficiencia energética y emisiones, así  
como explorar otras biomasas agroindustriales con buen poder calorífico y bajas  
emisiones contaminantes. Estas medidas permitirán desarrollar sistemas más  
limpios, eficientes y adaptados a contextos rurales, promoviendo el uso de residuos  
como fuente energética renovable y reduciendo el impacto ambiental.  
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