#74 Estufa rocket J de inercia térmica y alto rendimiento
#74 Estufa rocket J de inercia térmica y alto rendimiento
Existen diversos modelos de estufas de inercia térmica, hoy te contaremos detalles del “Modelo Rocket J”, pero antes, es importante comprender qué es una estufa de inercia térmica.
Son estufas que ademas de generar calor lo acumulan y un rendimiento energético muy alto en comparación con las chimeneas convencionales.
El calor que se alcanza en la combustión, en una estufa de inercia térmica, es mucho mayor, y éste es almacenado en la propia masa de la estufa para ir entregándolo al ambiente de forma lenta pero constante.
La gran particularidad de este tipo de estufas es que cuentan con 2 cámaras de combustión (las estufas tradicionales solo cuentan con 1 cámara) llegando a superar los 1000 grados de temperatura.
Para tener una comparación: en una estufa tradicional la temperatura en cámara de combustión solo llega a los 400 grados de temperatura, y es en la chimenea donde la temperatura aumenta.
Esta alta temperatura (1000 grados) es lo que permite quemar otro tipo de gases, entre ellos dióxido de carbono con lo cual el impacto al ambiente de reduce considerablemente.
Otra particularidad e estas estufas es que incorporan la chimenea dentro de la misma estufa y la transforman en una segunda cámara de combustión.
En la primera cámara (300-400 grados) se liberan los gases que produce el calentamiento de la madera, que luego serán combustionados en la segunda cámara (600-1000 grados).
En resumen podemos destacar las siguientes características de las estufas de inercia térmica:
Poseen cámaras de combustión (primaria y secundaria) asiladas, no transmiten calor al ambiente.
Al lograr alta temperatura y alta presión, permiten empujar el gas caliente a través de largos ductos verticales y horizontales.
Separan el sistema de combustión del sistema de calefacción, calefaccionando tanto aire como masa.
Consumen entre un 25% y un 50% menos de leña que otros sistemas de calefacción convencionales.
Recordemos siempre esta relación al hablar de estufas de inercia térmica: aislación térmica - alta temperatura - combustión completa - alta eficiencia.
La aislación térmica juega como un “retardador de disipación de calor”. Por lo tanto ayuda a acumular el calor.
La gran cantidad de masa térmica puede estar en un banco para sentarse, pero puede ser también un suelo radiante o una zona radiante en la pared.
El calor acumulado dentro de la “masa térmica” se desprenderá de forma lenta y continua. El calor emitido por la estufa es básicamente calor radiante.
Y es importante destacar que, al contrario que el calor de convección de muchas estufas tradicionales, el calor radiante es mucho mas confortable, sano y natural para el cuerpo humano.
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Modelo estufa rocket J
Los dibujos y textos técnicos de este artículo han sido facilitados por el ingeniero y estufero Pablo Kulbaba, docente del curso de estufas rocket. Puedes concoer mas de su trabajo y publicaciones en su web Hacono.
Principios generales de su construcción
El módulo de combustión de una estufa rocket J es una cámara en forma de letra Jota, de allí su nombre. Sus partes principales están en el dibujo a continuación:
Hay una serie de proporciones a respetar para asegurar que la estufa funcione correctamente.
A=1
B ≤ 2A
C ≤ 4A
Es decir, si la torreta (C) tiene una altura de 30 cm, B tiene que ser como máximo 15 cm de largo, aunque podría ser más corto. A entonces tendrá una altura máxima de 10 cm.
La sección transversal de estas tres zonas tiene que ser la misma, y también coincidir con el diámetro del caño de humos.
Detralles y características de la estufa
1. Cámara de combustión en forma de jota con ángulos rectos abruptos. Los gases que ascienden por el extremo largo (efecto chimenea) aspiran el aire frío hacia abajo en el extremo corto, haciéndolo pasar por el combustible.
2. Cámara de combustión revestida con aislación resistente a alta temperatura, para lograr combustión completa.
3. Chimenea aislada y contenida en el interior de la estufa, que crea la corriente que aspira el aire.
4. Leña parada verticalmente. Sólo la punta inferior se quema, y al hacerlo, el combustible baja por gravedad. El aire pasa a través de ella.
5. Esta configuración de cámara de combustión resulta en una bomba que empuja gases, por lo que no es necesario que la chimenea sea inmediatamente vertical. Por esto se pueden hacer banco de masa, camas, intercambiadores de calor, etc. de hasta 10 metros de largo, con seguridad2.
9. Cenicero. Un ladrillo de la estufa es removible y permite quitar la ceniza acumulada.
Formas de trasmitir el calor
Hay distintos recursos que maximizan alguna de las tres maneras de transferencia de calor: Convección, conducción y radiación.
El tambor metálico dejado al descubierto se vuelve una superficie caliente (por encima de los 250oC) y así irradia calor, además de generar corrientes convectivas.
El banco de masa térmica (una masa de barro que rodea el tramo horizontal del ducto de gases) es un acumulador de calor. Suelen tener una masa de 2-3 toneladas, por lo que la cantidad de calor almacenada es alta. Este calor se libera lentamente en el ambiente.
El fuego y la leña
Una costumbre arraigada es quemar la madera más densa (se le suele llamar madera dura, o pesada) que se consiga, aunque ésta provenga de bosques a miles de Km de distancia.
Ciertamente esta costumbre está enlazada con la tecnología típica para quemar madera: la salamandra. Es común “tirar un pedazo de madera, regular el paso de aire fresco o la chimenea, y así tener brasas a la mañana siguiente”.
Esto funciona, pero implica tirar alrededor de la mitad de la energía contenida en la madera, a causa de emplear una combustión fría.
Hay dos procesos termoquímicos de conversión que predominan en un fuego:
Pirólisis.
Combustión directa
Cuando la madera en la estufa eleva su temperatura, comienza su gasificación (cambio de estado de sólido a gaseoso de componentes volátiles en la madera).
La combustión de estos gases se denomina pirólisis. Un residuo de la pirólisis es el carbón (las brasas) que requiere del Oxígeno, Dióxido de Carbono y agua contenidos en el aire, para generar hidrógeno y monóxido de carbono.
Esto permite la combustión de las brasas, controlada por la cantidad de aire suministrada. Esto es combustión directa.
Por esto, un fuego de brasas puede ser relativamente frío como para cocinar una papa envuelta en un papel de aluminio, o lo suficientemente caliente como para permitir la foja del acero en una fragua.
En una salamandra, el fuego no alcanza alta temperatura, entonces los gases generados por la gasificación no se queman totalmente (no se alcanza la pirólisis).
Luego de la gasificación viene la combustión directa de las brasas.
Una estufa rocket permite quemar ramas de unos 5cm de diámetro y hasta 1 metro de largo (esto depende del diseño de la boca de carga), que al estar paradas verticalmente, al ir quemándose la punta de la rama, ésta va descendiendo, autoalimentando el sistema.
Las maderas duras suelen ser de mayor densidad. Los restos de poda urbanos suelen ser menos densos.
Sin embargo, el poder calorífico de la madera es relativamente constante para una dada humedad de la madera independiente de la especia. Para 0% de humedad, 1 Kg de leña seca tiene unas 4200 Kcal/Kg, para un 20% de humedad 3500 Kcal/Kg, y para un 30% de humedad 3000 Kcal/Kg.
Dado que el poder calorífico es relativamente constante entre distintas especies, quemar 1 Kg de quebracho o 1 Kg de álamo (ambos con el mismo contenido de humedad) provee de la misma cantidad de calor.
Hay mucho que aprender acerca de los sistemas de estufas de inercia térmica, durante los próximas artículos iremos revisuando diferentes modelos de estufas como la Batch Box Rocket (BBR), la PAR (para armar rápido) y la Danesa.
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