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lunes, 18 de noviembre de 2013

CÁLCULO DE LAS DIMENSIONES DE UNA ESTUFA ROCKET STOVE

Investigando un poco por la red y retomando los apuntes del curso de estufas de masa térmica realizado en Girona, ponemos a continuación una serie de conclusiones sobre el funcionamiento de una estufa de masa térmica tipo "rocket stove" en cuanto a sus dimensiones se refiere.




Gif animado del funcionamiento de una estufa tipo rocket
Gif animado del funcionamiento de una estufa de masa térmica tipo rocket

Los componentes principales de una estufa rocket son:
  • Alimentación o tambor de carga: Donde se coloca el combustible no quemado (la leña) y a partir del que se alimenta la cámara de combustión.
  • Cámara de combustión: A continuación del tambor de carga, donde se produce la combustión de la madera.
  • Chimenea o heat riser: La chimenea vertical sobre la cámara de combustión que provée la corriente  necesaria para avivar el fuego.
  • Intercambiador de calor: Para transferir el calor hacia donde es necesario, en el caso del esquema un banco de albañilería con conducto doble.
Sección de rocket mass heater
Sección de rocket mass heater

El tambor de alimentación puede ser horizontal donde el combustible adicional será agregado manualmente, o vertical, donde la propia leña va deslizándose hacia abajo según se va quemando.


Alimentación horizontal del tambor de carga de estufa de masa térmica
Alimentación horizontal del tambor de carga
Alimentación vertical del tambor de carga de rocket stove
Alimentación vertical del tambor de carga










    Para maximizar la temperatura y mejorar la combustión es aconsejable aislar térmicamente la chimenea completa, esto aumenta su eficiencia en gran medida. En una estufa rocket con masa térmica el calor pasa hacia un intercambiador de calor que puede ser construido con albañilería o cualquier material que le aporte masa, de esta forma almacenaremos el calor generado que  irá soltando poco a poco.

    estufa rocket stove en ele gif
    estufa rocket en L 


    Dimensiones de los conductos


    Para un cálculo del funcionamiento de un calentador de este tipo recurrimos a las fórmulas de el Efecto Venturi y los Principios de Bernoulli, pero no os asustéis, trataremos de explicarlos de manera sencilla.


    Tomaremos de toda esta teoría lo que nos interesa para conocer el funcionamiento de estas estufas de masa térmica, aplicando las fórmulas considerando que nuestro fluido es un gas (por lo tanto compresible), extraemos ciertas conclusiones acerca de las consideraciones en cuanto a dimensiones que tenemos que tener en cuenta al diseñar una estufa de este tipo

    • La sección del tambor de admisión, no tiene gran importancia para el tiro de la estufa, será aproximadamente igual que la sección de la chimenea de succión.
    • La distancia entre el tambor de admisión y la chimenea será lo más corto posible. La sección de la cámara de combustión será algo menor, tanto de la de admisión como de la chimenea
    • La altura de la chimenea justo después de la cámara de combustión, es uno de los motores del invento. Esta cámara tendrá algo más de sección que la anterior para provocar la succión por efecto venturi.
    • La sección de los conductos del banco de masa térmica, (que será nuestra pila de almacenaje del calor), será igual que la sección de los anteriores (chimenea), sin embargo podríamos mejorar el tiro de la instalación reduciendo progresivamente la sección de los conductos, ya que según se enfríe el aire va decreciendo su volumen.
    • En los cambios de dirección es conveniente aumentar algo la sección para que los gases circulen más fácilmente.


    Si  queréis ver las fórmulas detalladas, se abrirán en páginas nuevas si pincháis en los siguientes enlaces:

    Efecto Venturi
    Principios de Bernoulli

     Funtes: Wikipedia, Curso de estufas de masa térmica impartido por Jordi Puigtio en La horta de la Viola en Girona.

    Autor: Nikola Madariaga, nikomad

    fuego naranja
    Sua by nikomad


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    Principios de Bernoulli

    Los Principios de Bernoulli expresan que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:
    1. Cinética: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.
    2. Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.
    3. Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee.

    viernes, 15 de noviembre de 2013

    CALENDARIO DE CURSOS Y VOLUNTARIADOS EN BIOCONSTRUCCIÓN

    A continuación ponemos los cursos y voluntariados en bioconstrucción o técnicas de construcción sostenible, instalaciones con renovables etc. que vamos encontrando en internet por si os animáis a hacer algún cursillo.

    Se acabó el vivir para trabajar!









    Estaremos encantados de resolver cualquier duda que os pueda surgir y nos transmitáis a través de los comentarios en este blog, y contribuir así a que todos aprendamos (o nos aclaremos) un poco más sobre todo este rollo de papeles, documentos y trámites  para construir nuestra casa.

    Si necesitas el asesoramiento de un profesional cualificado sobre algún caso concreto, la elaboración de la documentación como Proyectos técnicos, Certificado Energético u otra documentación o servicio, no dudes en ponerte en contacto con nosotros y solicitarnos presupuesto sin compromiso por la vía que prefieras:

    Autoconstrucción sostenible

    Zumalakarregui 32, 6ºD
    48006 Bilbao (Bizkaia)
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    autoeconstruccion@gmail.com


    Servicios Prestados:

    Redacción de Proyectos Técnicos para la construcción de todo tipo de Edificios, Legalización de Obras, Dirección de Obras, Coordinación de Seguridad y Salud, Project Management (Gestión integral de Proyectos, Proyecto y Obra), Redacción de Informes, Inspección Técnica de Edificios (ITE), Certificado Eficiencia Energética, Informe de Evaluación de los Edificios (Certificado Eficiencia + ITE + Informe Accesibilidad), Estudios y Planes de Seguridad, Decoración, Proyectos de Actividad, Certificados de Andamios



    PARRILLA ROCKET STOVE CASERA CONSTRUIDA CON 4 BLOQUES DE HORMIGÓN

    PARRILLA PROTOTIPO DE ESTUFA ROCKET STOVE CONSTRUIDA CON 4 BLOQUES DE HORMIGÓN

    La construcción de este tipo de prototipos de estufa resulta muy didáctico para comprender el funcionamiento de las estufas de masa térmica, rocket stove y similares.

    gif de la construcción de estufa rocket mass heater con 4 bloques
    Construcción de estufa rocket con 4 bloques


    Hemos encontrado en YouTube un vídeo de como construir de forma muy sencilla una rocket con solo 4 bloques de hormigón. El vídeo está muy bien porque se puede observar el funcionamiento sencillo de una estufa de estas características. Lo hemos modelado en sketchup para ver su funcionamiento y sacar unas fotos de sus secciones para comprender mejor su funcionamiento.

    Al final del artículo viene un enlace por si queréis verlo en 3D en el propio sketchup. También se ofrece una variante de la construcción que creemos que podría funcionar (lo sentimos, no lo hemos probado) en el caso de no encontrar uno de los tipos de bloque.

     

    LA ESTUFA ROCKET DE 4 BLOQUES

    El vídeo muestra como construir una estufa de este tipo con cuatro bloques de hormigón que podemos encontrar en cualquier almacén de construcción, o incluso en algún contenedor de escombro de alguna obra...
    Resulta muy fácil de montar y desmontar, puede pesar un poco para llevársela por ahí (por ejemplo en la furgo) pero la idea nos ha encantado! A continuación varias imágenes de como sería el montaje del invento y los materiales empleados.
    modelo de rocket stove didáctico con 4 bloques de hormigón
    Perspectiva de modelo de rocket stove didáctico con 4 bloques de hormigón
    Los materiales utilizados son el bloque de hormigón que suele ser vibrado, estos bloques se utilizan para la construcción de conductos tipo shunt de evacuación de aire viciado de los cuartos húmedos. Se suelen tomar y revestir con yeso para sellarlos e impedir que salgan los malos olores. Esta solución puede ser buena si queremos que sea un poco más estable.
    Materiales para la construccion de estufa tipo rocket stove didáctica
    Materiales necesarios para construir el prototipo de rocket
    La pieza de la derecha que hemos llamado tipo "H" puede ser más difícil de conseguir, por lo que ofrecemos una variante al final del artículo.
    estufa rocket stove didactica en seccion
    Vista en corte de la estufa experimental rocket
    estufa rocket stove didactica en seccion 2
    Sección de la rocket con 4 bloques de hormigón

     VARIANTE DE CONSTRUCCIÓN DE ROCKET

    Aunque no la hemos probado, creemos que podría funcionar una variante del prototipo de estufa propuesto, sobre todo si no disponemos de la pieza en H, (que puede resultar más difícil de encontrar), bastaría con cortar uno de los laterales del bloque de hormigón para hacerle la entrada a la cámara de combustión. Como inconveniente se puede observar que el bloque por donde se introduce la leña quedaría "suelto" ya que el bloque donde se coloca la chapa o "cooktop" no pisa a ese bloque como en la idea original, y pensamos que podría quedar un poco endeble. La solución sería aplicarle algún tipo de mortero para fijarlo, que puede ser de cemento, cal, barro con arena, cemento cola, etc. Una superficie de posado bien firme y horizontal también ayudaría a mantener el montaje derecho. Unas fotos en 3D para hacernos una idea:
    Variante de la estufa tipo rocket stove cortando un lateral del bloque
    Variante de la rocket stove cortando un lateral del bloque
    La variante consiste en cortar el lateral de un bloque standard para formar la cámara de combustión, es una solución menos "limpia" que la original pero creemos que efectiva.
    Variante de la estufa rocket stove cortando un lateral del bloque 2 materiales
    Materiales necesarios para la variante de la estufa rocket
    Ponemos a disposición del que sienta curiosidad los modelos en 3D que hemos compartido en la galería 3D del SketchUp. Si no lo tenéis instalado (existe una versión gratuita) también hay un visor también de sketchup, que ocupa menos pero ofrece la posibilidad de girar los modelos y curiosear por ellos, eso sí, no deja modificarlos o editarlos. Acceso al modelo 3D en SketchUp del montaje del prototipo de estufa rocket:

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    miércoles, 13 de noviembre de 2013

    ESTUFAS DE MASA TÉRMICA, ROCKET STOVE

    Las estufas de masa térmica, inercia térmica, rocket stove, Kacheloffen, etc. son conocidas, sobre todo en los países más fríos, por su alto rendimiento energético en comparación con las chimeneas convencionales. El calor que se alcanza en la combustión es mucho mayor, y éste es almacenado en la propia masa de la estufa para ir entregándolo al ambiente de forma lenta pero constante. Los hogares convencionales dejan escapar gran cantidad de energía en forma de humo por la chimenea.


    Gif de construcción de rocket stove
    Construcción de rocket stove en Girona


    Estufa rocket con banco en ele en negro gif animado
    Estufa rocket con banco en ele

    Estufa de masa o inercia térmica revestida con barro y cal
    Estufa de masa térmica de la horta de la Viola en Girona

    Este tipo de estufas basan la eficiencia de su funcionamiento en el estudio concienzudo de todos los factores que inciden en una buena combustión y el almacenamiento y aprovechamiento del calor producido. Por ello tienen en cuenta el combustible utilizado, la propia reacción en la combustión, y el almacenaje de la energía por la propia masa de la instalación. 

    En este artículo tratamos de acercar al lector algunos conceptos básicos sobre el funcionamiento de estas estufas, que aparte de su gran eficiencia energética, aportan un calor muy agradable y son realmente bonitas.

     

    CONCEPTOS BÁSICOS

    Rocket stove en funcionamiento

     


    Se dan a continuación ciertas nociones básicas que debemos conocer si estamos pensando en construir este tipo de estufa eficiente. El secreto de su buen funcionamiento es conocer los factores básicos que se detallan a continuación.

    Para aprovechar al máximo la energía en forma de calor que se produce en una estufa debido a la combustión de la leña, estudiaremos:



    –La temperatura que se alcanza en la cámara de combustión

    –El aporte de Oxígeno

    –Turbulencias


    –La cantidad de Humedad de la madera

    –El tipo de madera.


    TEMPERATURA EN LA CÁMARA DE COMBUSTIÓN

    En las estufas de alta eficiencia como las rocket stove, Kacheloffen, etc, se busca alcanzar altas temperaturas en la cámara de combustión utilizando incluso aislamiento térmico para evitar la fuga de calor.

    La madera está compuesta de:
    –85% gases
    –15% Carbono.

    Para inflamar todos los gases contenidos en la madera se deben alcanzar temperaturas superiores a los 550ºC. Los gases no inflamados saldrán en forma de humo. Por eso la ausencia de humo en la salida de una chimenea denota la buena combustión de una madera suficientemente seca.

    Midiendo la temperatura de la estufa de masa térmica
    La temperatura en la cámara de combustión de una estufa
    de masa térmica es muy importante para su correcto funcionamiento

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    APORTE DE OXÍGENO Y TURBULENCIAS


      El aporte de oxígeno de manera controlada (menor cantidad que en una chimenea convencional) hace que la madera se queme más progresivamente y tengamos un fuego más controlado, lo que supondrá que se puedan quemar todos los gases contenidos en la madera.
        Las turbulencias provocadas por esquinas u obstáculos que le hagamos a los conductos de la cámara de combustión ayudará a que los gases se muevan y mezclen con el oxígeno y se quemen correctamente. Es por ésto, que una sección rectangular es conveniente en esta zona para producir cierta turbulencia en el tiro. Los conductos circulares los usaremos al final del recorrido para ayudar en el tiro de los últimos tramos. 

        El aire al calentarse se expande y al enfriarse se contrae, si reducimos la sección de los conductos según van alejándose de la cámara de combustión, ayudaremos al movimiento del tiro.


         

        estufa inercia térmica rocket stove en Girona
        Estufa de inercia térmica realizada en curso de L´horta de la Viola en Girona

        TIPO DE MADERA Y SECADO 



        La calidad de la madera de la que dispongamos determinará la cantidad de madera que necesitaremos para calentar la misma superficie de la estancia, así cuanto mayor es la densidad de la madera utilizada, más poder calorífico tendrá.

        Como inconveniente, hay que tener en cuenta que las maderas más densas necesitarán más tiempo de secado:

        –Maderas ligeras como el pino, 1 año
        –Pesadas como la Encina o el Roble, 2 años

        Hay que asegurarse que la leña esté bien seca para utilizarla en este tipo de estufas, ya que el vapor que desprende la leña húmeda al quemarla, afecta negativamente en la calidad de la combustión de los gases, y produce mayor condensación en los conductos, lo que absorbe parte de la energía producida, no alcanzándose la temperatura necesaria en la estufa.

         



        Estufa de masa o inercia térmica en funcionamiento
        Estufa de inercia térmica realizada en curso de L´horta de la Viola en Girona



        su gorria gif fuego rojo
        Su gorria by nikomad

        Autor: nikomad, fotos nikomad

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        Libros recomendados