Estufa (calefacción)

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Estufa de diseño eficiente en cuatro etapas

Se llama estufa al aparato que produce calor y lo emite para calentar uno o varios ambientes. La diferencia fundamental entre el hogar abierto y la estufa tradicional, es que en ésta, el hogar es cerrado, confinando dentro el fuego para proteger a los usuarios de contactos accidentales; además permite un control de la potencia mucho mejor que en el hogar abierto, mediante la regulación del caudal de entrada de aire para la combustión.

Por extensión se conoce con el nombre de estufa, cualquier aparato de invención posterior que produce calor y que sirve para calentar, y en algunos países para cocinar. Puede funcionar por medio de la combustión o por electricidad (por efecto Joule). Es un sistema de calentamiento unitario o local, que solamente sirve para el local en que está.

Historia[editar]

Una estufa neoclásica de cerámica vidriada de comienzos del siglo 19, en Schloss Wolfshagen, Prignitz, Brandenburgo

En sus inicios, la palabra estufa se aplicaba a un local caldeado, como por ejemplo, en castellano se llamaba estufa fría a lo que ahora se conoce comúnmente como invernadero; más tarde designó al artefacto que servía para calentar el local. Cuando más adelante este ingenio se adaptó para servir como cocina, en ciertos países la palabra estufa pasó a designar también la cocina. Esta adaptación era muy lógica, puesto que el anterior fuego abierto servía solo para calentar únicamente en las casas grandes; lo normal es que se usara simultáneamente para las dos cosas: calentar y cocinar.

En 1617 apareció la primera obra completa sobre las estufas, publicado en alemán por Franz Kessler[1] Este trabajo describe los principios de la calefacción usada en Alemania en la época, que se perfeccionaron muy poco hasta el siglo XIX.

Constitución[editar]

Generalmente eran de obra (ladrillo y argamasa) con portillas metálicas (generalmente de fundición) y más tarde totalmente de fundición (estufa salamandra, inventada en 1742, por Benjamin Franklin), formando la envoltura. El hogar, está dividido en dos compartimentos, cada uno con una abertura con una portilla de cierre. El compartimento superior es el brasero, donde se pone y quema el combustible (las brasas). El inferior, cenicero, separado del otro por una rejilla, recoge las cenizas de la combustión. La portilla de este compartimento sirve para retirar las cenizas y también para regular la entrada de aire, mediante una cremallera para poder dejarla más o menos abierta, u otro dispositivo específico, a menudo de tipo mariposa, para el mismo fin. Ciertas estufas, para edificios lujosos, se hicieron también de material cerámico, como la de la figura.

El conjunto se completa con un humero o chimenea, empalmada en la parte superior del brasero, para evacuar los humos resultantes al exterior.

La gran ventaja de este artefacto, frente al hogar abierto, es que no es necesaria gran cantidad de aire para arrastrar los humos, sino solo el necesario para la combustión. Esto lleva, por un lado, a que, como se puede regular la entrada de aire, los humos (gases calientes procedentes de la combustión) salen más despacio al exterior, dejando una mayor parte del calor en el local, y por otro lado, al tener el humero (salida de gases) en la parte alta del brasero, éstos circulan por termosifón (o tiro térmico) sin necesidad de añadir aire para arrastrarlos. También, al circular menos aire fría, la combustión se hace a mayor temperatura y, por lo tanto, se aprovecha más a fondo el combustible.

Variantes[editar]

Estufa de alfarería[editar]

La estufa cerámica, es una variante que se ha empleado antiguamente en países fríos del norte de Europa. Se trata de una estufa como las descritas pero con la particularidad de que las aberturas para carga de combustible y para entrada y regulación de aire se abren hacia un pasillo de servicio, de modo que el aire de combustión no pasa por la habitación a caldear. La estufa propiamente dicha estaba en la propia habitación, y generalmente estaba forrada de azulejos decorativos. De este modo se evitaban del todo los problemas de aireación excesiva que necesitan tanto el combustible, para arder. El calor se difundía en el local por las paredes calientes de la estufa, de cierta inercia térmica, que regulaban el paso del calor, templando la superficie.

Naturalmente era un tipo de estufa empleado en casas importantes o palacios, no en casas corrientes.

Cocina económica[editar]

Una adaptación de la estufa para usarla de cocina fue la cámara de fuego: el fuego fue encerrado por tres lados por muros de mampostería y cubierto por una placa de fundición. En 1735 apareció el primer diseño que encerró totalmente el fuego: la estufa Castrol, del arquitecto francés François Cuvilliés, que era una construcción de mampostería con varios fogones cubiertos por chapas perforadas de hierro. También se conoce como cocina de estofados (stew stove). Cerca del final del siglo XVIII, el diseño fue refinado colgando los potes en agujeros a través de la placa superior de hierro, mejorando así la eficiencia térmica aún más.

Un mejora posterior fue la llamada 'cocina económica', ya completamente (o casi) hecha con metal (normalmente fundición) tiene en la parte superior una plancha caliente donde se ponen los pucheros, con un orificio circular que sirve para alimentar de combustible el brasero, y como tapadera una serie de aros concéntricos, también de fundición para el cierre parcial o total de la abertura. Además dispone de un horno. El nombre de económica le viene porque aprovechaba mucho mejor el combustible que el hogar abierto tradicional.

Este tipo de cocina es lo que se conoce en ciertos países americanos como estufa doméstica, pues aparte de su uso como cocina, se emplean para la calentar el local.

Estufa de gas butano portátil.

Estufa de gas[editar]

Es un tipo de estufa que genera el calor mediante la combustión de un gas, generalmente butano, en un quemador en la atmósfera que va a calentar. Su gran ventaja es que es económica de adquirir y que genera mucha más potencia que las eléctricas, calentando el ambiente mucho más deprisa.

Tiene varios inconvenientes: el aire de la combustión ha de entrar desde el exterior, frío, lo que refrigera la atmósfera que se pretende calentar. Si no hubiera suficiente entrada de aire la combustión será incompleta con producción del venenoso monóxido de carbono (CO). Para evitarlo, las estufas han de disponer de un analizador de la atmósfera, que apagará la estufa si se detecta una cantidad peligrosa de CO en el ambiente.

Finalmente la combustión del butano produce alrededor de 1,7 litros de agua (en forma de vapor) por cada kilo de combustible quemado,[2] por lo que produce una gran humedad en el local calefaccionado.

Estufas eléctricas[editar]

Ver calefactor.

Eficiencia[editar]

Las estufas ofrecen la posibilidad de una mayor eficiencia, control y baja emisión de humo que los simples fuegos al aire libre. En el aire libre, los combustibles sólidos se queman a una temperatura de sólo 240 °C (464 °F), que es una temperatura demasiado baja para que las reacciones de combustión perfecta se produzcan, el calor producido se pierde en gran parte por convección, el humo puede arrastrar partículas no quemadas totalmente (hollín) y el suministro de aire para la combustión puede ser difícil de controlar.

Al encerrar el fuego en una cámara y conectarla a una chimenea, en ella se produce el efecto de tiro térmico (los gases de la combustión, calientes, tienen menos densidad que el aire y ascienden por el humero, provocando una depresión en el hogar), lo que genera una corriente de aire en el hogar, haciéndolo circular a través del combustible que se quema. Esto hace que la temperatura de la combustión suba a un punto (600 °C/1.112 °F) donde se logra una combustión eficiente, el “encierro” permite regular la entrada de aire y se eliminan en gran medida las pérdidas por convección. También es posible, con un diseño ingenioso, dirigir el flujo de gases quemados dentro de la estufa de manera que las partículas de humo se calientan y se destruyen.

Encerrar el fuego impide, también, que el aire sea succionado desde la sala por la chimenea. Esto puede representar una pérdida significativa de calor ya que una chimenea puede llevarse muchos metros cúbicos de aire caliente por hora.

Algunas estufas utilizan un convertidor catalítico, que provoca la combustión de las partículas de gas y humo no quemados previamente. Otros modelos utilizan un diseño que incluye el aislamiento de la cámara de combustión, un gran deflector para producir una trayectoria más larga y caliente del flujo de gas. Las estufas modernas a menudo se construyen con una ventana para dejar salir un poco de luz y para que el usuario pueda ver la evolución del fuego.

Mientras que las estufas son normalmente más eficientes y controlables que los hogares, hay excepciones. El tipo de calentador de agua 'back boiler', de uso común en Irlanda, por ejemplo, puede tener más del 80% de eficiencia absoluta, mientras que el tipo de estufa de uso común en China puede tener una eficiencia inferior al 15%.

Notas y referencias[editar]

  1. Franz Kessler. Espargne-bois, c'est-à-dire Nouvelle et par ci-devant non commune, ni mise en lumière, invention de certains et divers fourneaux artificiels, escrite premièrement en allemand par François Keslar, maintenant publiée en françois. J. T. de Bry, versión francesa, 1619
  2. M. A. Gálvez Huerta; et alt. (2013). Instalaciones y Servicios Técnicos. Madrid: Sección de Instalaciones de Edificios. Escuela Técnica Superior de Arquitectura, U.P.M. p. VI-02. ISBN 97-884-9264-1253. 

Referencias[editar]