Un calentador de mampostería (también llamado estufa de mampostería ) es un dispositivo para calentar un espacio interior mediante calefacción radiante , capturando el calor de la quema periódica de combustible (generalmente madera ) y luego irradiando el calor a una temperatura bastante constante durante un largo período. . Los calentadores de mampostería revestidos de azulejos se denominan estufas de berberecho (también estufas de azulejos o estufas de cerámica ). La tecnología ha existido en diferentes formas, desde los períodos Neoglacial y Neolítico . Las excavaciones arqueológicas han revelado que los antiguos habitantes utilizaban el humo caliente de los incendios en sus viviendas subterráneas para irradiarlo hacia los espacios habitables. Estas primeras formas han evolucionado hasta convertirse en sistemas modernos.
La evidencia encontrada desde el año 5000 a. C. de bloques masivos [ cita necesaria ] de mampostería utilizados para retener el calor presagiaba formas tempranas de hogares de fuego que se utilizaban como fuentes de calefacción multifuncionales. Las evoluciones posteriores llegaron en el hipocausto romano y la estufa de berberechos austro-alemana ( kachelofen , literalmente 'horno de tejas', o steinofen , 'horno de piedra'), utilizando el humo y el escape de un solo fuego. En Europa del este y del norte y en el norte de Asia, estas estufas evolucionaron con muchas formas y nombres diferentes: por ejemplo, la estufa rusa ( ruso : Русская печь ), la estufa finlandesa (en finlandés: pystyuuni o kaakeliuuni , 'horno de tejas', o pönttöuuni , 'horno de cuenco' para la versión revestida de metal) y la estufa sueca (en sueco: kakelugn , 'estufa de azulejos') asociada con Carl Johan Cronstedt. Los chinos desarrollaron el mismo principio en su estufa de cama Kang .
ASTM International define un calentador de mampostería como "un sistema de calefacción ventilado de construcción predominantemente de mampostería que tiene una masa de al menos 800 kg (1760 lb), excluyendo la chimenea y la base del calentador de mampostería. En particular, un calentador de mampostería está diseñado específicamente para capturar y almacenar una porción sustancial de la energía térmica de un incendio de combustible sólido en la masa del calentador de mampostería a través de canales internos de intercambio de calor, permite que una carga de combustible sólido mezclada con una cantidad adecuada de aire se queme rápida y completamente a altas temperaturas. para reducir la emisión de hidrocarburos no quemados, y estar construido con suficiente masa y área de superficie de modo que, en condiciones normales de funcionamiento, la temperatura de la superficie externa del calentador de mampostería (excepto en la región que rodea inmediatamente la(s) puerta(s) de carga de combustible), no no exceder los 110 °C (230 °F)". [1]
Un calentador de mampostería está hecho de mampostería como ladrillo ( ladrillo refractario ), esteatita, teja, piedra, estuco o una combinación de materiales, en lugar de acero o hierro fundido. Suele requerir un soporte especial para soportar su peso. Consta de un hogar y canales o tabiques de intercambio de calor que proporcionan una superficie adicional. Estos absorben el calor de los gases de escape calientes antes de que los gases salgan a la chimenea . Cuando no se está disparando, la conexión del calentador de mampostería a la chimenea a veces tiene una compuerta para evitar que el calor se escape por la chimenea; Luego, el calor se irradia desde la mampostería.
La mampostería tarda más en calentarse que el metal; sin embargo, una vez caliente, el calentador irradiará este calor durante un período de tiempo mucho más largo y a una temperatura mucho más baja que la que usaría una estufa de metal (el metal está caliente solo cuando hay fuego dentro de la estufa y por un corto tiempo). después de eso). Se pueden construir asientos e incluso camas junto a la estufa de mampostería; Esto es posible porque las superficies exteriores del calentador están lo suficientemente frías como para tocarlas con seguridad. La característica de liberación lenta de calor puede hacer que un calentador de mampostería sea una opción más conveniente para calentar una casa que una estufa de leña de metal.
El estrés por calor es una preocupación importante durante la construcción de calentadores de mampostería. Las diferencias de temperatura dentro del núcleo de mampostería del calentador pueden provocar una expansión diferencial. Un albañil experto en calentadores sabe cómo prever esta tensión al diseñar y construir el calentador, evitando así que la expansión desigual cause grietas en el exterior. Hay dos formas generales de abordar esta preocupación. Una es incorporar un espacio entre el núcleo interior del calentador y su "piel" exterior. La otra es construir un diseño más monolítico con aspectos de posttensión para compensar mecánicamente la expansión y contracción. [2] : 172
La velocidad con la que una estufa, de mampostería o no, alcanza la temperatura adecuada está determinada por el espesor específico y las características de los materiales utilizados en su construcción. Los calentadores metálicos muy sensibles se calientan más rápido y son buenos para ajustes más rápidos de la temperatura interior. Los calentadores que responden menos tardan más en calentarse, pero son más adecuados para períodos prolongados de clima frío porque almacenan y proporcionan calor durante un período más largo. [2] : 131
La kachelofen alemana (estufa de berberechos) es un calentador doméstico relativamente grande rodeado de baldosas de cerámica, que existe desde hace al menos cinco siglos. Durante el período del Renacimiento en Alemania, los constructores de este tipo de estufas formaban parte de un oficio distinto y se llamaban hafnermeister . [3] : 98
Un kachelofen utiliza un pasaje en forma de laberinto creado a partir de ladrillos refractarios para liberar lentamente los gases y el humo del fuego de leña, permitiendo que el ladrillo refractario retenga la mayor cantidad de calor posible de los gases y el humo. Las baldosas cerámicas que rodean la estufa también actúan como aislante para retener el calor. Estas estufas se diseñaron cuidadosamente para que se escapara la mínima cantidad de calor, sólo la necesaria para calentar la chimenea y mantener una corriente de aire adecuada. El ladrillo refractario utilizado en la construcción retiene un 80% más de calor que los metales ferrosos como el hierro fundido, mientras que su conductividad térmica es 1/45 de la del hierro o el acero. [3] : 98 Un kachelofen es lo suficientemente eficaz como para calentar una casa durante un máximo de 6 a 12 horas después de que el fuego haya dejado de arder. [3] : 100
La estufa rusa, otro calentador típico de mampostería, evolucionó en Rusia en el siglo XV, después de que se agregara el conducto de ladrillo a la tradicional chimenea de fuego negro, que carecía de chimenea y ventilaba directamente a la habitación. La adición de la chimenea permitió una mejor utilización del calor al hacer pasar el humo y los gases a través del laberinto de ladrillos llamado kolenya ( коленья , 'rodillas' o 'dobladuras') antes de permitir que entraran en la chimenea. La gran masa térmica de estas curvas capturó el calor y luego lo liberó lentamente. La estufa rusa típica es una gran masa de mampostería, generalmente cuboide, que generalmente pesa entre 1 y 2 toneladas, construida en el centro de una cabaña de troncos tradicional de izba , cubierta de estuco y cuidadosamente encalada. [ cita necesaria ]
La mayoría de las estufas rusas consisten en un enorme hogar de ladrillo refractario , a menudo lo suficientemente grande como para que quepa un hombre adulto, con un conducto de humos que continúa hacia un intercambiador de calor en forma de laberinto construido con un ladrillo normal, generalmente con una estufa incorporada para cocinar, que a veces usó una chimenea secundaria para cocinar alimentos rápidamente sin calentar todo el asunto; todo ello revestido con una carcasa exterior de ladrillo, normalmente con pedestal para trabajos de cocina y camas incorporadas. La estufa normalmente se construía junto a una de las paredes de la casa o, en las casas más grandes, con varias habitaciones, se colocaba en una de las paredes, en cuyo caso la habitación sin chimenea y, por tanto, sin humo, pero calentada por ladrillos. El lado de la estufa se llamaba svetlitsa ('el de luz') y se utilizaba como sala de estar, mientras que el otro se utilizaba como cocina. Los pequeños espacios que quedaban detrás de la estufa y debajo de su base de troncos se llamaban zapechye ('detrás de la estufa') y podpechye ('debajo de la estufa') y se utilizaban como almacenamiento seco y cálido.
Las estufas finlandesas tradicionales siguen de cerca en apariencia la estufa redonda de azulejos suecos, generalmente construidas con ladrillo. A finales del siglo XIX, la idea de utilizar anillos de chapa en lugar de baldosas se popularizó en Finlandia. La primera mención del uso de metal para cubrir el calentador se puede encontrar en una solicitud de patente sueca [4] que data de 1878. El calentador revestido de metal no tuvo éxito en Suecia, pero se convirtió en el tipo de calentador de mampostería más popular en Finlandia. Por lo general, el metal se dejaba desnudo y se construía con chapa galvanizada ; también se podía pintar. El calentador de mampostería revestido de metal se conoce como pönttöuuni en finlandés y plåtugn en las regiones de habla sueca.
En la construcción se utilizó mortero de arcilla en lugar de cemento, la salida de la chimenea a menudo se colocaba en la base del calentador para que el calentador pudiera mantenerse independiente debido al movimiento debido a la expansión y contracción térmica. [4]
Las ventajas de cubrir el calentador con láminas de metal incluyen la casi eliminación de fugas de humo en la habitación, lo que a su vez permite que el calentador se encienda con más frecuencia y a temperaturas más altas que su contraparte de azulejos, lo que podría desarrollar grietas y fugas de humo si se trata en un manera similar. La superficie metálica también era fácil de mantener limpia. Los anillos son reutilizables y una vez que el calentador de mampostería se desgasta, se puede derribar y reconstruir con ladrillos nuevos.
El pönttöuuni todavía se fabrica en Finlandia. Los desarrollos modernos incluyen puertas de vidrio y la combustión secundaria de los gases de combustión mediante la introducción de aire fresco por encima de las llamas ayuda a cumplir con los estándares modernos. El calentador puede construirse con diferentes materiales además del ladrillo tradicional. El ladrillo todavía se utiliza, pero en los calentadores modernos la cámara de combustión está hecha de ladrillo refractario de alta temperatura, el resto del calentador está hecho de ladrillos más baratos. En los calentadores tradicionales, el interior de la cámara de combustión a menudo se cubría con mortero de arcilla para protegerlo.
Dado que los calentadores de mampostería se queman calientes y rápidos, pueden aceptar cualquier madera seca y partida, generalmente de tres a cinco pulgadas (8 a 13 cm) de diámetro. Estos calentadores a veces se encienden eficazmente con pasto , paja y heno . Es habitual en Europa del Este modificar estos calentadores para que estén conectados a la red de gas y se alimenten con gas. Algunos modelos modernos incorporan resistencias eléctricas conectadas a un termostato . La calefacción eléctrica es necesaria para evitar que el edificio sufra daños por congelación si se deja desatendido durante largos períodos durante el invierno.
Algunos calentadores de mampostería contemporáneos no tienen un exterior de baldosas de cerámica. En cambio, los ladrillos refractarios están cubiertos por un tipo de yeso resistente al calor. Una puerta de cristal permite ver el fuego ardiendo. Como en el pasado, una vez que se ha quemado la leña, la masa calentada de la estufa continúa irradiando calor, pero los tamaños de los conductos de humos de los calentadores de mampostería modernos están calculados con mayor precisión para proporcionar mayor eficiencia y rendimiento y utilizar menos leña.
Algunos calentadores de mampostería modernos están hechos de esteatita , que tiene una retención de calor particularmente alta. En Finlandia también se utiliza la roca de olivino .
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