Un calentador de masa de cohete ( RMH ), también conocido como calentador de masa de estufa de cohete , es una forma de sistema de calefacción radiante de liberación lenta , diseñado para calentar principalmente a las personas y, en segundo lugar, calentar las áreas en la línea de visión a su alrededor. Las variaciones de RMH también se pueden ampliar para las funciones de cocinar , calentar agua y producir aire caliente para su distribución. [1]
Los calentadores de masa tipo cohete se desarrollan a partir de estufas tipo cohete , un tipo de estufa de leña , y calentadores de mampostería . Un diseño principal de un calentador de masa de cohete consiste en una cámara de combustión aislada donde se quema el combustible con alta eficiencia a alta temperatura y una gran masa térmica en contacto con los gases de escape , que absorbe la mayor parte del calor generado antes de que los gases se liberen. la atmósfera . [2] Según anécdotas, un calentador de masa tipo cohete podría reducir el consumo de combustible entre un 80% y un 90% en comparación con las estufas "convencionales". [3] [4]
A diferencia de las estufas y chimeneas de leña convencionales , en un calentador de masa tipo cohete la combustión está casi completa. En un calentador de masa de cohete, los subproductos de la combustión, como humo , hollín y compuestos de creosota , son aspirados hacia el túnel aislado de la unidad, donde algunos [ ¿ quién? ] afirman que se queman aún más, liberando aún más energía térmica para impulsar el proceso del cohete, a diferencia de un incendio normal, donde salen disparados por la chimenea . [5]
La palabra cohete fue adoptada de la estufa cohete desarrollada por Aprovecho para cocinar, descrita en 1982. [6] Masa se refiere a la masa de mampostería donde almacena calor. [1] Los calentadores de mampostería se han utilizado desde tiempos prehistóricos y han evolucionado hacia varios diseños en Europa, Rusia y China. El principio clave es la incorporación de una gran masa térmica construida de mampostería que absorbe el calor de los productos de combustión agotados dirigidos en un camino sinuoso a través de canales incrustados en la mampostería. [7]
El primer prototipo se construyó en los años 80. Aunque en cierto sentido son simplemente una variación de un calentador de mampostería, la mayoría de los calentadores de masa tipo cohete se distinguen por producir calor radiante inmediato (del barril de metal "quemado"), por estar construidos con materiales mucho más baratos (generalmente una masa de mazorca, un tambor de acero de 55 galones). , y una pequeña cámara de combustión de ladrillo), y al requerir una base menos robusta para la construcción, ya que el peso de un calentador de masa tipo cohete se distribuye en un área mayor. [7]
Existen varios tipos de calentadores de masa de cohetes según su diseño. En todos los diseños, una chimenea interna aislada llamada "ascendente de calor" produce una combustión eficiente a alta temperatura que crea suficiente tiro para empujar los gases de escape a través del resto del sistema. Los gases de combustión se enfrían a una temperatura relativamente baja dentro del almacén térmico, aproximadamente a 50 °C (122 °F). En algunos diseños, el vapor dentro de estos gases se condensa en líquido , liberando el calor latente de condensación asociado que aumenta aún más la eficiencia a la manera de una caldera de condensación (gas) .
En la forma más antigua y popular, la madera se introduce por gravedad en un tubo de combustión en "forma de J", desde donde los gases calientes entran en una cámara de combustión secundaria vertical bien aislada de ladrillo refractario o cerámica refractaria, cuyo escape pasa luego a lo largo de una línea horizontal. Conductos metálicos incrustados dentro de un enorme almacén térmico . El acumulador térmico es lo suficientemente grande como para retener el calor durante muchas horas y puede formar parte de la estructura del edificio. Se pueden utilizar con edificios naturales y dentro de diseños de permacultura ; donde normalmente son de construcción propia y están reconocidos por muchos (pero no todos) códigos de construcción que regulan el diseño y la construcción de sistemas de calefacción dentro de los edificios. [5]
Desarrollos alternativos más recientes han instituido una cámara de combustión horizontal alimentada por lotes llamada "caja de lotes", que alimenta el tubo ascendente de calor vertical o la cámara de combustión secundaria. En comparación con un RMH estilo tubo en J convencional, un RMH estilo caja por lotes se puede cargar con más madera a la vez para que pueda funcionar por sí solo durante un período de tiempo más largo. El conducto horizontal que fluye a través de la masa puede ser reemplazado por una "campana" pesada de mayor sección transversal donde los gases calientes se desaceleran y estratifican, donde los gases enfriados salen cerca del fondo como en algunos calentadores de mampostería. [8] Para permitir un flujo de aire adecuado, el puerto vertical en la parte posterior de la caja nunca debe bloquearse. En comparación con el RMH estilo tubo en J, puede llevar más tiempo construir un RMH estilo caja por lotes. [9]
El tubo ascendente de calor de un calentador de masa tipo cohete estilo mazorca está hecho de mazorca , que es una mezcla de arcilla y arena reforzada con paja. [10] Debido a la conductividad térmica relativamente baja , una masa compuesta de mazorca puede absorber calor y retenerlo durante un período más largo. [11]
Inventado por Paul Wheaton en 2010, un calentador de masa de cohete estilo guijarro utiliza guijarros y rocas para facilitar su masa térmica. [12] En comparación con los calentadores de masa tipo cohete estilo mazorca, los calentadores estilo guijarro pesan menos, lo que permite moverlos y modificarlos fácilmente. El diseño liviano también los hace más adecuados para instalar en lugares con piso de madera . Un núcleo de guijarros también proporciona un aspecto estético diferente al de mazorca. [13]
Se fabrican diferentes tipos de calentadores de masa de cohetes con diferentes componentes y diferentes materiales para propósitos específicos. Todos los tipos de calentadores de masa de cohetes tienen tres componentes principales, denominados alimentación de madera , tubo ascendente de calor y masa de intercambio de calor . Dependiendo del diseño, un calentador de masa de cohete puede tener una arquitectura diferente dentro de estos componentes y también puede contener varios otros componentes diseñados para diferentes propósitos. [1]
La alimentación de leña es la abertura a través de la cual la madera y el aire ingresan al sistema. En un diseño de tubo en J, la alimentación de madera es una abertura pequeña y estrecha que recibe la madera en orientación vertical. [1] Un alimentador de madera está diseñado de manera que cuando se insertan palos de madera en el alimentador, solo se quema el extremo inferior de los palos. Debido a la dirección del flujo de aire , el fuego arde de lado, hacia la cámara de combustión y el tubo ascendente de calor. La dirección horizontal del fuego impide que el humo de la leña se escape al ambiente. A medida que se quema la parte inferior de los palos de madera, estos son empujados lentamente hacia el alimento. [14] La alimentación de madera en un calentador de masa tipo cohete tipo caja por lotes permite cargar más madera al mismo tiempo. [8]
El tubo ascendente de calor es un canal vertical aislado que atrae las llamas hacia arriba y alimenta el resto de la cámara de combustión. El tubo ascendente de calor debe estar aislado para ayudar a mantener las llamas a altas temperaturas para una combustión completa. [15] La baja conductividad térmica del material aislante permite que la temperatura se acumule dentro del tubo ascendente de calor hasta alcanzar altas temperaturas. Cuando los gases calientes llegan al barril que lo contiene, éste desprende una cantidad significativamente mayor de calor, que enfría el aire caliente a una temperatura relativamente más baja. Este flujo provoca una fuerte corriente convectiva dentro del tubo ascendente de calor, lo que crea un flujo de aire hacia adelante que ayuda a que la madera se queme lateralmente en la alimentación de madera. [14]
El barril que encierra el tubo ascendente de calor suele ser de 0,2 m 3 y sirve como fuente de calor por radiación para el espacio, y cuya parte superior también puede servir como superficie para cocinar. Para permitir corrientes convectivas eficientes, el cañón debe estar hecho de acero o materiales con mayor conductividad térmica. [7]
La masa térmica que encierra el conducto de escape y absorbe calor de los gases de combustión calientes es la interfaz que irradia calor al medio ambiente. Puede estar hecho de mazorca , piedras, arena o guijarros. La masa térmica a menudo se esculpe en un banco que puede convertirse en una característica arquitectónica de la casa. [11]
Un calentador de masa tipo cohete funciona con el calor de la combustión de la madera insertada en el alimentador de leña en orientación vertical. [1] Para iniciar el proceso de combustión, se debe prender fuego al extremo inferior del haz de leña. El fuego sólo puede arder de lado en dirección al tubo ascendente de calor, ya que el tubo aislado que conecta la alimentación de leña al tubo ascendente de calor es el único camino disponible para el flujo de aire. [14]
Cuando el fuego llega al tubo ascendente de calor, el diseño del tubo en J desvía las llamas hacia arriba hacia la cámara de combustión altamente aislada, lo que permite que la energía térmica se acumule y cree gases a alta temperatura. La temperatura más alta también permite la combustión completa del combustible de madera. [7] Cuando el aire caliente entra en contacto con el barril que lo encierra, la alta conductividad térmica del barril extrae una cantidad significativa de calor del gas. Debido a que el barril tiene una alta tasa de pérdida de calor, calienta rápidamente la habitación. [7]
Los gases de escape restantes, que se componen principalmente de dióxido de carbono y vapor, salen lateralmente a través de un conducto serpenteante a través de la masa de intercambio de calor, cediendo gran parte de su calor en el proceso. [3] El calor absorbido por la masa de intercambio de calor almacena esa energía y la irradia lentamente al entorno circundante. [11] [16]
