Salud, amigos, hoy os voy a contar lo que entiendo que son los principios de una estufa de leña de alta eficiencia energética.
Eficiencia significa la proporción de energía aprovechada en relación a la energía total utilizada para que un mecanismo funcione. Dicho de otra manera, la eficiencia de una estufa es la cantidad de calor que aprovechamos para calentar nuestra casa, de toda la energía liberada -o liberable- presente en la leña.
Estufas ineficientes típicas son los hogares abiertos -l'escalfapanxes mallorquí, el hogar en cadiera aragonés, etc- o las estufas cerradas -tipo salamandra u otras metálicas- con salida vertical de humos.
¿Cuando una estufa es ineficiente?
- ¿Sale humo por la chimenea?
- Sí.
- Mal asunto...
Cuando por la chimenea sale calor, es calor liberado pero no aprovechado:
¡calienta lo que no toca!
Cuando por la chimenea sale humo, es materia combustionable, que ni siquiera se ha llegado a quemar.
Lo que no fijamos
El calor que sale por la chimenea ha sido liberado durante la combustión de la leña, en contacto con el aire lo ha calentado y durante su viaje hasta la salida de nuestra casa, no ha sido "fijado" en el interior. Ahí tenemos una parte del calor obtenido que se pierde -innecesariamente- con lo cual la eficiencia, el aprovechamiento de la energía, baja.
Lo que no quemamos
El humo visible que sale por la chimenea son gases y alquitrán, ambos combustibles, pero que no han llegado a combustionar, con lo cual no han liberado una parte del calor que en condiciones más favorables podrían habernos entregado. Una parte de esta materia sin quemar sale en forma de humo; otra, al enfriarse progresivamente en su camino chimenea arriba, se condensa, formando costras negras en las paredes. Este material, además de obturar progresivamente el canal de salida, sigue siendo combustible, pudiendo llegar a provocar un accidente, lo que se conoce como incendio de la chimenea. Dejando de lado esta peligrosidad, en ambos casos tenemos una parte de calor liberable por la madera y que no hemos conseguido liberar... ni aprovechar para calentarnos. Y el calor que podemos obtener de la combustión del humo es una parte importante del total de la energía presente en la leña. Otra disminución de la eficiencia.
En resumen, si sale humo es que no hemos quemado toda la madera, y si sale calor es que, de la madera que hemos conseguido quemar, no hemos aprovechado todo su calor, liberando una parte al medio.
Estas emisiones no son poca cosa, y son inconvenientes por varios motivos: liberamos calor al medio innecesariamente (calentamiento global), liberamos gases al medio (contaminación), y necesitamos más leña para calentarnos (porque no la aprovechamos completamente). Vamos, que una estufa convencional es una ruina, para nosotros, y para el planeta.
Condiciones para que una estufa sea eficiente
Como acabamos de ver, hay dos puntos sobre los que actuar para aumentar la eficiencia: conseguir que toda la energía se libere en forma de calor, y una vez liberada, fijarla en el interior en lugar de dejarla escapar por la chimenea.
Cómo quemar toda la leña
Para quemar toda la leña, incluyendo los humos, necesitamos una combustión óptima, y para ello podemos usar un diseño de estufa con condiciones favorables para que esto ocurra. Por lo general ya sabemos quemar la leña, veamos cómo quemar el humo. En su web, salamandras.com.ar, citando biografía sobre el tema, nos informa de que para conseguir la completa combustión del humo, este debe ser expuesto a temperaturas entre 800 y 1000 ºC. Por ejemplo, a 900 ºC estima una permanencia mínima de 0'5 segundos para una combustión óptima de los gases. Es decir, necesitamos una estufa que queme a altas temperaturas, y donde los humos no circulen excesivamente ràpido.
Básicamente, conozco dos modelos de estufa con combustión de humos, ambas interesantes: una comercializada, otra autoconstruible.
Estufa de doble combustión
Son estufas que funcionan que tienen dos cámaras de combustión, una encima de otra, de forma que el "techo" de una es el "suelo" de la otra, y donde la combustión es lenta. En la de abajo metemos la leña, que se quema, produciendo calor y humo. Una parte del calor calienta la cámara superior, por contacto. Mientras, el humo pasa de la cámara inferior a la superior, donde, si tiene la temperatura suficiente y permanece un tiempo mínimo, y con nueva aportación de aire, tambien combustiona, liberando más calor. El gas emitido es mucho más limpio. Hay muchos diseños y se comercializan.
Estufa cohete
La estufa cohete, o rocket stove, es un diseño de estufa autoconstruible que merece un artículo aparte. Nos fijaremos aquí sólo en sus características que favorecen una combustión de humos. Un diseño clásico de rocket tiene una admisión de leña vertical, y pequeña, que a través de un pasaje horizontal, comunica con una cámara de combustión vertical y de tamaño considerablemente mayor. Esta diferencia de diámetros produce una aceleración del aire a su paso por el lugar estrecho, favoreciendo una combustión a mayor temperatura. La cámara grande, al estar aislada, acumula tambien el calor, subiendo su temperatura, y al ser mayor, se ralentiza el paso de los gases... ¡ya tenemos las condiciones para la combustión de los humos!
Un elemento del rocket que no tiene que ver con la adecuada combustión es el intercambiador de calor, y con diseños diferentes se puede destinar el calor a varios fines: calefactar, calentar agua sanitaria o cocinar. Hay muchos diseños de rocket y se pueden autoconstruir.
Cómo funciona una chimenea convencional
Una salida de humos vertical tiene un buen "tiro" por un efecto de succión: el aire caliente tiende a subir y escapar por donde puede: la chimenea. Si además la chimenea es más estrecha que la cámara de combustión -que es lo más común-, el humo además se acelera. Caliente, hacia arriba. Este humo ascendente tiende a dejar un vacío abajo, que tiende a ser rellenado con otro aire, absorbido por donde se puede, normalmente, por la admisión de aire de la estufa. Más aire entra, más calor escapa hacia arriba. Esto tiene el agravante de que, una vez apagado el fuego, el efecto continúa, desalojando -hacia el exterior- el calor que pudiera quedar en forma de brasas, ceniza caliente o el que pudiera almacenar la propia estufa.
Cómo fijar todo el calor
Para fijar todo el calor producido por la combustión, la táctica es otra: debemos recurrir a un buen recorrido para la salida de humos. Hay dos elementos clave: el sifón y la mása térmica. Veamos qué son cada uno de los dos.
Un sifón es un recorrido que obliga al recorrido, normalmente ascendente, a hacer una bajada, para despues continuar ascendiendo. Vamos, como una S tumbada. Además de otros efectos, este sifón "dificulta" el escape, y cuando se deja de producir el calor suficiente para mantener el efecto chimenea en marcha -el fuego se apaga- se detiene antes que una chimenea convencional, deteniendo la salida del calor y convirtiéndose en una trampa térmica.
Aportar masa térmica al recorrido es tan sencillo como hacer circular los gases por un conducto horizontal, envuelto de algún material con masa térmica -por ejemplo, hacer circular un tubo de salida metálico por dentro de un banco para sentarnos hecho con barro secado-, de forma que el calor de los gases se va transfiriendo a la masa térmica, fijándose en esta, de donde se radiará a nuestra casa. ¡Ya no emitimos calor al medio!
¡Y hasta aquí este articulín!
Esperamos vuestros comentarios, y correcciones si fueran necesarias.
Gracias por leernos.
Algo de linkografía, hay muchísima más:
Un grupo de frikis de los rockets en facebook:
Qué es un rocket stove en la wiki (en inglés):
Algo de teoría de combustión lenta en doble cámara:
La página de
Video: como construir un rocket stove para cocinar con casi nada:
¡incluye la fabricación de ladrillos refractarios!
Video: cómo modificar un rocket mass heater para quemar pellets:
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