por H. G. WINKELMANN
Director del Departamento Central de Silvicultura de Solothurn, Suiza
La madera sigue siendo una fuente principal de combustible para la cocina y la calefacción del hogar. Generalmente se quema la leña con grave desperdicio, pese a ser empresa relativamente sencilla el diseño de los aparatos más adecuados a las propiedades combustibles especificas de la madera, para obtener de ésta el máximo rendimiento calorífico. Así se ha hecho con otros combustibles sólidos, sirviendo de aliciente su escasez relativa y elevado costo, y no existe razón técnica alguna para que no se haga lo mismo con la leña. El autor ha preparado un boletín técnico para la FAO acerca de los métodos de combustión de la madera, que será distribuido a su debido tiempo. Figura a continuación un breve extracto del mismo
El hogar ha sido siempre el centro de reunión de la familia, y la chimenea, el sistema de calefacción más antiguo, ha sobrevivido hasta hoy, en esta edad de la técnica. El hogar abierto sigue constituyendo en muchos países un elemento normal en las casas urbanas e incluso en los pisos, no obstante la instalación de sistemas modernos de calefacción. En zonas rurales y en países tropicales 'que tienen que soportar inviernos fríos, suele ser todavía el único sistema de calefacción empleado. Sin embargo, en la mayoría de los centros urbanos su valor reside principalmente, hoy día, en la nota de intimidad que da al hogar, más bien que en su eficacia como unidad generadora de calor.
El rodear por completo a las llamas constituyó un adelanto sobre el fuego abierto, dando por resultado la estufa u horno. Este consistió primero en un recinto de paredes gruesas de arcilla y piedra, con una abertura para dar salida al humo. Al irse generalizando el empleo de tales estufas, el costo de funcionamiento fué causa de que se perfeccionaran gradualmente. Construyéronse en un principio con losas de piedra o losetas de barro, apoyadas sobre unos soportes y con una puerta de cierre. Más tarde se agregó un conducto con salida por el tejado. La chimenea se les agregó en una fase posterior, cuando se apreciaron mejor los principios de la combustión. Por último apareció la gran estufa moderna con sus largos cañones y conductos para el humo.
La estufa primitiva carecía de parrilla; era corriente quemar un montón de tacos en un espacio cercado por piedras planas. Como había un gran exceso de aire la combustión era pobre y la temperatura de la misma relativamente baja, resultando prácticamente imposible el regular la producción de calor. Se trató de diversas maneras de sustituir la estufa sin parrilla por otra provista de un hogar de hierro forjado, u otro aparato similar, pero con poco éxito. No obstante, en virtud de la misma sencillez de la combustión de la madera, cabe obtener resultados excelentes sin más que mejorar el diseño del depósito del combustible, de los conductos de humos y de la toma de aire. Además, la estufa sin parrilla es siempre preferible a cualquier otra con parrilla deficiente que sea demasiado grande, o esté mal dispuesta o dé lugar a un exceso de tiro. En muchos sitios sigue creyéndose que es preferible el quemar madera en una estufa sin parrilla, lo cual es un error. Una estufa de esta clase es siempre menos efectiva que la provista de una buena parrilla. La dificultad consiste en determinar las dimensiones más apropiadas de la parrilla y en regular, en consecuencia, la toma de aire. En otras palabras, se trata de un problema de acomodar la construcción a las propiedades específicas de la madera que ha de emplearse.
El empleo de las estufas sin parrilla está justificado todavía para ciertos usos como, por ejemplo, los hornos de panificación y las estufas para cocer azulejos. Es sabido que tales estufas, construidas de acuerdo con los diseños más modernos, son de excelente combustión, su desperdicio es insignificante y poseen una gran capacidad para acumular el calor.
Características de las es estufas modernas
Para obtener los mejores resultados de una estufa, cualquiera que sea su clase, es necesario adaptar su construcción a las propiedades especiales del combustible que haya de quemar. Este principio se aplica en particular a la madera, cuyas propiedades difieren grandemente de las del coque, carbón y otros combustibles sólidos. Desgraciadamente suele concederse escasa importancia a las peculiaridades de la madera, la cual prende y se quema con tal facilidad (basta un montón de leños en el suelo para conseguir un fuego al rojo en un momento) que no se considera necesaria ninguna adaptación especial.
La finalidad de la técnica del calor consiste en idear los procedimientos mediante los cuales sea posible lograr la combustión más completa y que, además, permitan regular la emisión y la conducción del color a donde sea más conveniente.
La forma más apropiada de quemar la madera puede colegirse de sus propiedades físicas y químicas peculiares, de las que no nos ocuparemos aquí. Nos limitaremos a decir que existen tres factores de cardinal importancia: las dimensiones de la parrilla; el diseño del depósito de combustible y la división de la toma de aire (en aire primario y secundario). No es posible establecer reglas fijas en lo referente a dimensiones. Cada aparato deberá diseñarse con vistas al uso a que ha de ser destinado, pero, en términos generales, todas las estufas para quemar madera deberán tener un depósito de combustible, una parrilla y tomas de aire.
El depósito de combustible
El propósito de éste no es solamente contener la cantidad necesaria de combustible, sino también ofrecer un espacio adecuado para que las llamas puedan arder libremente. Por tanto, deberá ser de un tamaño que permita a los gases quemarse por completo antes de entrar en contacto con las superficies de caldeo que producirán su enfriamiento. El empalme del depósito de combustible con la parte más estrecha constituída por la parrilla, efectúa por medio de paredes laterales inclinadas que dan forma de embudo a esta parte inferior. De esta suerte el carbón vegetal se acumula en la parrilla y la cubre por completo con una capa de espesor adecuado. El depósito de combustible deberá tener una profundidad algo mayor que la largura de los tochos que han de utilizarse.
Las tuberías y conductos de los humos que parten del depósito del combustible deberán estar dispuestos de tal forma que las superficies de caldeo queden bien expuestas a los gases producidos por la combustión. Se trata de hallar la solución más acertada desde el punto de vista de la técnica del tiro. Las dimensiones de los conductos deben ser proporcionales al contenido de gases del combustible y a la superficie total de caldeo. Tratándose de leña, es necesario alargar los conductos reduciendo la sección transversal de los mismos en la parte próxima a la boca en proporción a la merma en volumen de los gases al producirse su enfriamiento.
La parrilla
Esta debe ser relativamente pequeña, siempre menor que el fondo del depósito del combustible, con el fin de que el carbón de leña que se forma durante la combustión llegue a tener el espesor suficiente para cubrir por completo la parrilla. Normalmente, la cantidad de calor producido por cada metro cuadrado de parrilla debe ser la siguiente:
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Estufas |
90.000-200.000 kcal/m²/h1 |
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Cocinas |
200.000-250.000 kcal/m²/h |
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Calderas |
220-000-250.000 kcal/m²/h |
1
«Kcal» = calorías por kilogramo.
Esa producción de calor supone un tiro proporcional. Si éste resultara demasiado flojo debido, por ejemplo, a un conducto que esté muy bajo o haya sido mal construido, deberá ser inferior la carga de combustible que pueda admitir. Si la parrilla es demasiado grande, será excesiva la temperatura de los gases que salen por el conducto, lo cual lleva consigo considerables pérdidas de calor. Por otra parte, una parrilla demasiado pequeña origina fácilmente dificultades en el tiro, y, por tanto, una combustión incompleta, corriéndose el peligro de que se deposite alquitrán en el conducto.
En las estufas de madera la parrilla deberá estar construida de tal forma que la proporción entre los intersticios o ranuras y la superficie total oscile entre 0,25 y 0,35. Esta proporción es mucho más reducida que tratándose de hogares de coque, por el consumo relativamente escaso de aire que requiere el fuego de leña y porque la toma de aire deberá estar dispuesta en dos niveles distintos.
Es preferible elegir una parrilla plana. Deberá construirse de forma que pueda retirarse fácilmente el cenicero y tenga acceso el aire a todos los puntos. En las estufas de gran tamaño, los barrotes de la parrilla deben ser dentados o estriados por la cara inferior, con el fin de que se enfríen más fácilmente
La profundidad de la parrilla debe ser proporcional al tamaño de los leños que hayan de utilizarse.
Toma de aire
En una estufa de madera el aire comburente debe penetrar a dos niveles distintos:
bajo la parrilla, la corriente primaria y
en la llama, la corriente secundaria.
La corriente primaria llega a la leña a través de las ranuras de la parrilla. Como no es sino una parte de la cantidad total necesaria para la combustión, el des prendimiento de gases es más lento y la combustión puede ser regulada con más facilidad. No obstante, es necesario permitir la entrada de aire primario en cantidad suficiente, ya que si se reprime demasiado el desprendimiento de los gases, y, por consecuencia, la producción de calor, la combustión resulta incompleta.
Es necesario que se caliente primero el aire secundario, antes de dispararlo regularmente hacia los gases de combustión concentrados encima de la capa de combustible, a fin de que prenda en los gases todavía no quemados. En las pequeñas estufas domésticas, el aire secundario, al igual que el primario, puede introducirse por el cenicero. conductos en los que se calienta, lo acarrean al depósito de combustible, de donde sale por aberturas dispuestas de forma regular. Por el contrario, tratándose de estufas grandes, tanto el aire primario como el secundario se introducen y regulan separadamente.
Deberá existir una proporción cuantitativa específica entre estas dos tomas de aire. La de aire secundario deberá equivaler a una superficie total de una cuarta a una tercera parte de la que formen las ranuras de la parrilla por las que penetra el aire secundario.
Un sistema moderno de calefacción no sólo deberá asegurar una combustión completa, sin condensación, con la máxima eficacia calorífera, sino que, además, deberá reunir condiciones adecuadas de comodidad y limpieza.
Para llenar estas condiciones hay toda una variedad de métodos de combustión, según la clase de la calefacción y los fines a que se destine:
Combustión ascendente
Siguiendo este método, el más sencillo y antiguo, suben las llamas y se esparce el fuego por toda la capa que forma combustible, de suerte que arda a la vez toda la carga. No es posible, por tanto, lograr así un fuego que arda ininterrumpidamente.
Merced a la parrilla estrecha y a las paredes inclinadas en forma de embudo, se obtendrá una buena capa de brasas, asegurando con ello una combustión lenta y de fácil regulación. Las brasas, amontonadas apretadamente, arden así durante mucho tiempo, y al cabo de largo rato pueden todavía prender fuego a una nueva carga de leña. La corriente de aire secundario que pasa por los conductos laterales, entra al depósito de combustible por encima de éste y se mezcla con los gases. Las caras inclinadas de las piedras refractarias especiales, utilizadas para la entrada y salida de la corriente de aire secundario, dan forma de embudo al depósito del combustible.
Combustión horizontal
El depósito de combustible sirve primordialmente de recipiente del mismo, mientras se avivan las llamas en una segunda cámara. No deberán ser demasiado grandes las aberturas entre el depósito de combustible y esa segunda cámara, para mantener todo lo baja que sea posible la zona de combustión; pero tampoco deberán ser demasiado pequeñas, pues de lo contrario resultaría insuficiente el tiro. El tamaño de las aberturas debe ajustarse puntualmente a los fines que se persiguen. La corriente de aire secundario entra por la boca del depósito de combustible, es decir, por su parte más estrecha, donde se encuentran confinadas las llamas.
Las corrientes de aire primario y secundario penetran por la boca de carga y por el cenicero, pasando por una entrada común o estando separadas desde un principio. Los portillos de la boca de carga y del cenicero, desprovistos de rosetas de entrada para el aire, deberán cerrar tan herméticamente como sea posible, ya que si el aire penetra por encima de la zona de combustión, podría inflamarse toda la madera en reserva, lo cual sería contrario al principio que rige la combustión de esta clase.
Durante la combustión, los gases se van acumulando en la parte superior del combustible. Si se abre la boca de carga antes de que ésta se haya quemado por completo, la penetración de aire producirá una pequeña explosión. Para remediar este inconveniente, se adapta una válvula de paso a la boca de carga, de suerte que no sea posible abrir ésta mientras no se abra la válvula. De esta forma se evitan las explosiones y el desprendimiento de humos cuando se carga el hogar. Cuando se enciende, el dispositivo de la válvula de paso actúa de tiro directo, que se cierra al formarse el lecho de brasas o cuando se termina la operación de carga.
La combustión descendente o inversa
Este sistema también asegura una combustión continua y un desprendimiento regular de calor. Como su nombre indica, lo característico de este sistema consiste en que la combustión se dirige hacia abajo. Sobre la parrilla se encuentra solamente el depósito de combustible; las llamas se extienden por debajo de la parrilla, la cual está formada por barrotes refractarios con ranuras estrechas entre sí. Durante la combustión solamente arde la capa de combustible que se encuentra inmediatamente sobre la parrilla. Las llamas bajan por los intersticios y se extienden por la cámara inmediata, de la que parten los conductos de humo. La entrada del aire comburente también se organiza a la inversa, es decir, entrando el aire primario por encima de la parrilla, mientras el secundario lo hace por debajo. Este sistema garantiza la buena combustión, ya que los gases pasan primeramente por la parrilla refractaria que está muy caliente. Por ello la necesidad de aire secundario es menor y todo el aire primario sobrante puede actuar como aire secundario.
Al igual que en el sistema anterior, se requiere una válvula de paso que funcione encima del depósito de combustible. Si se trata de lograr un fuego continuo, es decir, de combustión lenta, es evidente que los portillos de la boca de carga y del cenicero deben ajustar herméticamente, y la válvula deberá estar cerrada.
Una estufa de esta naturaleza sólo podrá utilizar combustible que arda con llama alta y es por tanto apropiada para leña. Lo mismo que todas las estufas modernas que obtienen un gran rendimiento calorífico del combustible empleado, los aparatos de combustión descendente necesitan una chimenea o conducto en perfecto estado, para proporcionarles un tiro adecuado.
Traducción de un texto original en francés
