11 oct. 2013

Construyendo una estufa de leña óptima, segura y sencilla: Continuación

Ejemplo de estufa con placas de vermiculita y entrada de aire para mejorar la combustión
Sigo dando vueltas al tema de la estufa de leña sencilla y eficiente (de baja emisión de CO2), mi objetivo antes que automatizarla con Arduino y complicar la cosa, es buscar la sencillez.
Se debe hacer todo tan sencillo como sea posible, pero no más sencillo. Albert Einstein
Antes de nada comentaré un par de cosas importantes en toda caldera o chimenea de leña:
  • El tiro: Depende de la altura de la chimenea, caudal (diámetro) y temperatura de humos que suben por ella; a más valor de cualquiera de estas tres variables el tiro mejora. Si recuperamos demasiado calor de la combustión, la chimenea es estrecha y de poca altura y en la salida no tiene capuchón anti-viento, vas a tener problemas de humos en tu fuego bajo; se llenará la cámara de combustión de humos y aunque pongas una puerta no mejorarás mucho el problema y el fuego es posible que se ahogue en su propio CO2. Es importante un buen tiro si no quieres llenarte de humo cada vez que cargues de leña la estufa.
  • La temperatura de humos no es la misma recién encendida que ya funcionando a plena marcha, por lo que si la aprovecha mucho el calor de los humos en todo momento, te costará que esté a pleno rendimiento; requerirá ir muy poco a poco con leñas finas de fácil combustión hasta que se calienta todo y la chimenea obtenga la suficiente depresión por el tiro natural del calor de los humos, y tirará con más energía. Este problema se evitaría colocando un mecanismo que acorte el recorrido de los humos durante el precalentamiento de la estufa, o bien diseñándola para que en ningún momento se enfríen demasiado los humos (pero perdería rendimiento).
Para obtener un gran rendimiento sin llenarnos de humo debemos pensar en un sistema progresivo de recuperación de calor, que a mayor temperatura de humos (o gases procedentes de la combustión, como lo queramos llamar), extraiga más calor de éstos (regulando el tiro de salida y entrada), y que en el hogar (el centro de la combustión) se produzca la mayor temperatura con ell mayor aporte de oxígeno posible (así funcionan las de pellets con rendimientos >90%).
Pero regularlo de forma automática sin artilugios es otro cantar...

La idea que me ronda la cabeza es una recirculación sencilla, como vemos en el esquema siguiente donde cortamos la estufa por la mitad (disculpad porque lo he dibujado en 5 minutos):

La parte superior puede ser más alta para acumular más aire caliente, pero la he simplificado al quedarme sin papel ;)
Como veis pretendo que sea modular; una caja base con el cajón de cenizas hecha de angulares de acero y cajón para las cenizas de chapa (ruedas opcionales) y encima la chimenea, a la altura de la cintura, hecha de ladrillo y cemento refractarios.

En el esquema se puede apreciar como el calor de las llamas inciden en el deflector de humo de forma que aprovechamos ese calor para precalentar el aire que se inyectará encima de las llamas (mejorando la combustión), además al redirigir las llamas hacia delante el calor tendrá mayor recorrido, y lo llevamos a una cámara (cuanto más alta mejor) donde el aire más caliente se acumule en la parte superior (permaneciendo más tiempo en el circuito), calentando los ladrillos o chapa de esa zona, y de donde lo extraeremos con un ventilador o un disipador de calor eficiente que se active automáticamente con un termostato (a unos 60ºC).
Para la limpieza del codo que hace antes de salir los gases por la chimenea tendremos que colocar un registro en la parte delantera o trasera (si le ponemos ruedas).

Por otro lado tendríamos dos entradas de aire; por la ranura de las cenizas, que entraría regulada por el cajón (creo que un 25% para avivar los rescoldos es suficiente), y el resto inyectado en la parte superior del fuego con aire precalentado que mejoraría la combustión al remezclar mejor los humos con las llamas y mayor aporte de oxígeno que las estufas tradicionales (cuya entrada de aire es sólo por las brasas, consumiendo éstas la mayor parte del oxígeno).

Puede ser complicada de construir con ladrillo refractario para alguien que no esté muy hábil, pero con un poco de paciencia se podría hacer; hay que simplificar el diseño todo lo posible.

Quiero que sea algo sencillo, barato de construir y con rendimiento, y que al no llevar sistemas de agua (de momento) no tenga ningún peligro, y que se lo pueda hacer cualquiera para sustituir un fuego bajo y economizar combustible y trabajo.

Las placas de vermiculita se utilizan cada vez más en las estufas; es un material ligero, no contaminante, fácil de trabajar y que aguanta altas temperaturas, con lo que evitas el problema del peso y deformación de las chapas de las estufas tradicionales.
Me queda por definir la estructura; cómo irá montado, cómo conseguimos sujetar los ladrillos en su sitio a pesar de las temperaturas y las pequeñas dilataciones... estoy valorando sustituir los ladrillos suspendidos por placas de vermeculita expandida (ligeras, resisten hasta 1200ºC) o placas de fibras de cerámica (más resistentes y algo más pesadas; aguantan unos 1000ºC de forma contínua), también tengo que valorar el utilizar acero en la estructura externa para dar solidez al conjunto y en algunos puntos menos calientes...

Os mantendré informados, me encantaría escuchar vuestra opinión y consejos, a ver si este invierno la tengo en marcha. Saludos!

Cómo solucionar los problemas de exceso de tiro:
http://www.youtube.com/watch?v=0qu6EY4F7kI

Suministradores de placas de vermiculita:
Suministradores placas de cerámica 25 o 50 mm. de espesor:
Refratermic (unos 35€ la placa cerámica de 1000x600x50 mm.)

12 comentarios:

  1. Suena mucho mas complecado que las estufas rusas... Daria mejor redimiento que estas?

    ResponderEliminar
  2. Hola David, animo con este nuevo proyecto estare muy muy atento.

    ResponderEliminar
  3. Imagino que ya habrás visto el famoso modelo de estufa rusa del INTA argentino...

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Sí, de hecho hice algo parecido en una de mis estufas; es el modelo más simple y permite un rendimiento de un 60%, pero le veo un par de problemas: tarda en dar calor, y la combustión se puede mejorar (no tiene control de salida de gases ni inyección de aire precalentado).
      En este modelo pretendo aprovechar la idea de la inercia calorífica al utilizar ladrillo refractario en todo el bloque, pero poco más. Como lo ideal es hacerla alta y estrecha, aprovecharé esto para hacer una "cámara de aire caliente" como se ve en el esquema.
      Para los interesados en la estufa que comenta Aicanduit; muy sencilla de hacer y buen rendimiento:
      http://inta.gob.ar/documentos/la-estufa-a-lena-de-alto-rendimiento/at_multi_download/file/Estufas%20de%20alto%20rendimiento.pdf

      Eliminar
  4. Me parece muy interesante, me animaré a montar una, haré un video y lo compartiré para que puedas ponerlo. :)

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Hombre... me encantaría verlo, me pregunto cómo resolverías algunos problemas técnicos como la sujección de la plancha de ladrillos, aunque supongo que la sustituirás por placa de vermiculita o fibra.
      Será interesante ver cómo haces las perforaciones (habría que hacer cálculos de caudal de aire para la doble combustión); supongo que con una broca de Ø10 larga.
      He pensado en que la tapa, donde se coloca el ventilador, no sea más que una chapa de acero de 10 mm. de espesor con otras chapas verticales para disipar el calor, pero las soluciones a estos detalles de diseño son variadas... Saludos y gracias!

      Eliminar
  5. Esperamos con muchas ganas esos aportes para que los menos lanzados y algo torpes podamos copiarlo todo jeje. Miles de gracias David y Nersolar

    ResponderEliminar
  6. Hola, pues estaba buscando cómo convertir una cocina simple de gas (de las que tienen 4 fuegos y horno), en una estufa, o incluso una estufa que a la vez pueda usarse para calentar comida. Usando el lugar del horno para quemar la leña...
    ¿A nadie se le ha ocurrido esto?? Seguro que sí, aunque no encuentro nada... A ver si a alguien se le dispara la creatividad, Creo que sería una buena solución, y barato...

    ResponderEliminar
    Respuestas
    1. Lo siento pero no es tan fácil; esas estufas tienen una chapa muy fina, duraría dos días. Además es un hueco muy pequeño, que si la adaptas revistiendo el interior con plancha de fibra cerámica que aguanta bien el fuego (hasta 1000ºC), se deterioraría muy rápido, y si lo hacemos con ladrillo refractario no aguantaría el peso.
      Casi mejor olvidarnos de la cocina y hacerlo de cero, ¿no crees?

      Eliminar
  7. Un gran proyecto. Mi enhorabuena al creador :-). No tienes ningún vídeo del proceso? la verdad que sería muy interesante.

    Saludos

    ResponderEliminar
  8. Hola David te he seguido atentamente, me gustaría hacer una estufa como la del dibujo a mano alzada que hicisteis. Donde puedo ver medidas te escribo desde Neuquén Argentina. Atte Diego

    ResponderEliminar
  9. Un croquis excelente !!!
    Por fin entiendo el funcionamiento básico de una estufa.

    ResponderEliminar

Puede dejar su comentario. Los comentarios descalificativos o sin relación ninguna con el tema tratado serán eliminados sin previo aviso. Antes de plantear una duda, asegúrate de que la respuesta no está en otra entrada del tema visitando la etiqueta que hay al final del artículo para verlos todos; muchas veces lo que planteas puede haber sido corregido o comentado en otra entrada posterior.