Calentador de mampostería

Una estufa de mampostería (también llamada estufa de mampostería o estufa de leña) es un dispositivo para calentar un espacio interior mediante calefacción radiante , capturando el calor de la combustión periódica de combustible (generalmente madera ) y luego irradiándolo a una temperatura bastante constante durante un período prolongado. Las estufas de mampostería revestidas de azulejos se denominan estufas de azulejos o estufas de cerámica . Esta tecnología ha existido en diferentes formas, desde el Neoglacial hasta el Neolítico . Las excavaciones arqueológicas han revelado restos de antiguos habitantes que utilizaban el humo caliente de las hogueras en sus viviendas subterráneas para irradiarlo a los espacios habitables. Estas primeras formas evolucionaron con el tiempo hasta convertirse en sistemas modernos.

Las evidencias halladas en el año 5000 a. C. de enormes bloques de mampostería utilizados para retener el calor presagiaron las primeras formas de hogares de fuego que se utilizaban como fuentes de calefacción multifuncionales. Evoluciones posteriores se dieron en el hipocausto romano , el kang chino, el ondol coreano y la gloria española ; y la estufa austro-alemana ( kachelofen , literalmente 'horno de azulejos', o steinofen , 'horno de piedra'), que utilizaba el humo y los gases de escape de un solo fuego. En Europa del Este y del Norte y en Asia del Norte, estas estufas evolucionaron en muchas formas y nombres diferentes: por ejemplo, la estufa rusa ( en ruso : Русская печь ), la estufa finlandesa (en finés: pystyuuni o kaakeliuuni , 'horno de azulejos', o pönttöuuni , ' horno de tambor ' para la versión revestida de metal) y la estufa sueca (en sueco: kakelugn , 'estufa de azulejos') asociada con Carl Johan Cronstedt .

ASTM International define un calentador de mampostería como un "sistema de calefacción ventilado de construcción predominantemente de mampostería con una masa de al menos 800 kg (1760 lb) , excluyendo la chimenea y la base del calentador. En particular, un calentador de mampostería está diseñado específicamente para capturar y almacenar una porción sustancial del calor de un fuego de combustible sólido en la masa del calentador a través de canales internos de intercambio de calor, para permitir que una carga de combustible sólido (mezclada con una cantidad adecuada de aire) se queme de forma rápida y más completa a altas temperaturas, con el fin de reducir la emisión de hidrocarburos no quemados, y debe estar construido con suficiente masa y superficie para 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 supere los 110 °C (230 °F) ". ^{[ 1 ]}    

Una estufa de mampostería está hecha de materiales como ladrillo ( ladrillo refractario ), esteatita , teja , piedra , estuco o una combinación de estos, en lugar de acero o hierro fundido. Generalmente requiere un soporte especial para soportar su peso. Consta de una cámara de combustión y conductos o tabiques de intercambio de calor que proporcionan una superficie adicional. Estos absorben el calor de los gases de escape calientes antes de que salgan por la chimenea . Cuando no está en funcionamiento, la conexión entre la estufa de mampostería y la chimenea a veces tiene una compuerta para evitar que el calor escape por la chimenea; en ese caso, el calor se irradia desde la mampostería.

La mampostería tarda más en calentarse que el metal; sin embargo, una vez caliente, la estufa irradia calor durante un período mucho más prolongado y a una temperatura mucho menor que la de una estufa de metal (el metal solo se calienta cuando hay fuego en su interior y durante un breve período después). Se pueden construir asientos e incluso camas junto a la estufa de mampostería, ya que sus superficies exteriores se mantienen lo suficientemente frías como para tocarlas sin peligro. Esta característica de liberación lenta de calor puede convertir a una estufa de mampostería en una opción más práctica para calentar una casa que una estufa de leña de metal.

El estrés térmico es una preocupación importante durante la construcción de estufas de mampostería. Las diferencias de temperatura dentro del núcleo de mampostería de la estufa pueden provocar una dilatación diferencial. Un albañil experto en estufas sabe cómo compensar este estrés al diseñar y construir la estufa, evitando así que la dilatación desigual cause grietas en el exterior. Existen dos maneras generales de abordar este problema. Una es incorporar un espacio entre el núcleo interno de la estufa y su revestimiento exterior. La otra es construir un diseño más monolítico con elementos de postensado para compensar mecánicamente la dilatación y la contracción. ^{[ 2 ] : 172}

La velocidad con la que una estufa, de mampostería o no, alcanza la temperatura adecuada está determinada por el grosor y las características específicas de los materiales utilizados en su construcción. Los calefactores metálicos de respuesta rápida se calientan más rápido y son ideales para ajustar la temperatura interior con mayor rapidez. Los calefactores de respuesta lenta tardan más en calentarse, pero son más adecuados para periodos prolongados de frío, ya que almacenan y proporcionan calor durante un periodo más largo. ^{[ 2 ] : 131}

La estufa alemana Kachelofen (estufa de azulejos) es un calentador doméstico relativamente grande rodeado de azulejos de cerámica, que existe desde hace al menos cinco siglos. Durante el Renacimiento en Alemania, los constructores de estas estufas formaban parte de un gremio específico y se les llamaba Hafnermeister . ^{[ 3 ] : 98}

Un Kachelofen utiliza un pasaje laberíntico hecho de ladrillos refractarios para liberar lentamente los gases y el humo del fuego de leña, permitiendo que los ladrillos retengan la mayor cantidad de calor posible. La baldosa cerámica que rodea la estufa también actúa como masa térmica para retener el calor. Estas estufas fueron diseñadas cuidadosamente para que escapara la mínima cantidad de calor, solo la necesaria para calentar el conducto de humos y mantener una corriente de aire adecuada . Los ladrillos refractarios utilizados en su construcción retienen 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 eficiente como para calentar una casa bien aislada durante 6 a 12 horas después de que el fuego se haya apagado. ^{[ 3 ] : 100}

La estufa rusa, otro tipo de estufa de mampostería, evolucionó en Rusia en el siglo XV, tras la incorporación del conducto de ladrillo a la tradicional chimenea de leña negra, que carecía de chimenea exterior y ventilaba directamente a la habitación. La adición del conducto permitió un mejor aprovechamiento del calor al hacer pasar el humo y los gases a través del laberinto de ladrillos llamado kolenya ( коленья , «codos» o «curvas») antes de que salieran por la chimenea exterior. La gran masa térmica de estas curvas capturaba el calor, liberándolo lentamente después. La estufa rusa típica es una gran masa de mampostería, generalmente cúbica, que suele pesar entre 1 y 2 toneladas, construida en el centro de una cabaña de troncos tradicional izba , cubierta de estuco y cuidadosamente encalada.

La mayoría de las estufas rusas constan de 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 laberíntico construido con ladrillo común, generalmente con una estufa incorporada para cocinar, que a veces utilizaba una chimenea secundaria para cocinar rápidamente los alimentos sin calentar todo el conjunto; todo cubierto con una carcasa exterior de ladrillo, normalmente con un pedestal para una encimera y camas integradas. La estufa solía construirse junto a una de las paredes de la casa, o, en las casas más grandes y de varias habitaciones, se colocaba en una de las paredes, en cuyo caso la habitación sin chimenea, y por lo tanto sin humo, pero calentada por el lado de ladrillo de la estufa, se llamaba svetlitsa ('luz') y se usaba como sala de estar, mientras que la otra se usaba 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 usaban como almacén seco y cálido.

Las estufas finlandesas tradicionales se parecen mucho a las estufas redondas suecas de azulejos, generalmente construidas de ladrillo. A finales del siglo XIX, la idea de usar anillos de chapa metálica en lugar de azulejos se popularizó en Finlandia. La primera mención del uso de metal para cubrir la estufa se encuentra en una solicitud de patente sueca ^{[ 4 ]} que data de 1878. La estufa revestida de metal no se popularizó en Suecia, pero se convirtió en el tipo de estufa de mampostería más popular en Finlandia. El metal generalmente se dejaba al descubierto y se construía con chapa galvanizada ; también podía pintarse. La estufa de mampostería revestida 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 este pudiera mantenerse en pie por sí solo debido al movimiento producido por la expansión y contracción térmica. ^{[ 4 ]}

Entre las ventajas de revestir el calefactor con chapa metálica se incluye la práctica eliminación de las fugas de humo en la habitación, lo que permite encenderlo con mayor frecuencia y a temperaturas más altas que su equivalente revestido de azulejos, que podría agrietarse y tener fugas de humo si se tratara de forma similar. La superficie metálica también resultaba fácil de limpiar. Los anillos son reutilizables y, una vez desgastado el calefactor de mampostería, se puede desmontar y reconstruir con ladrillos nuevos.

El pönttöuuni todavía se fabrica en Finlandia. Entre las mejoras modernas se incluyen puertas de vidrio y la combustión secundaria de los gases de combustión mediante la introducción de aire fresco sobre las llamas, lo que ayuda a cumplir con las normas actuales. El calefactor puede construirse con materiales distintos al ladrillo tradicional. Si bien el ladrillo aún se utiliza, en los calefactores modernos la cámara de combustión está hecha de ladrillo refractario de alta temperatura, mientras que el resto del calefactor se construye con ladrillos más económicos. En los calefactores tradicionales, el interior de la cámara de combustión solía estar recubierto con mortero de arcilla para su protección.

Dado que las estufas de mampostería arden con rapidez y a alta temperatura, pueden funcionar con cualquier tipo de leña seca y partida, generalmente de tres a cinco pulgadas (8 a 13 cm) de diámetro. En ocasiones, se utilizan eficazmente hierba , paja y heno como combustible. En Europa del Este, es común modificar estas estufas para conectarlas a la red de gas y alimentarlas con este combustible. 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 permanece desatendido durante largos periodos en invierno. 

Algunas estufas de mampostería modernas no tienen revestimiento exterior de cerámica. En su lugar, los ladrillos refractarios están cubiertos con un tipo de yeso resistente al calor. Una puerta de cristal permite ver el fuego. Como antaño, una vez consumida la leña, la masa caliente de la estufa continúa irradiando calor, pero las dimensiones de los conductos de humos de las estufas de mampostería modernas están calculadas con mayor precisión para proporcionar una mayor eficiencia y potencia, y para consumir menos leña.

Algunas estufas de mampostería modernas están hechas de esteatita , que retiene el calor de forma especialmente eficaz. En Finlandia, también se utiliza roca de olivino .

• Calefacción por mampostería:
  • Agungi (coreano)
  • Hipopocausto (grecorromano)
  • Estufa de cama Kang (china)
  • Ondol (coreano)
  • Calentador de masa tipo cohete
  • estufa rusa
• Hogar
• estufa multicombustible
• Estufa de leña

• Calentadores de mampostería: Diseño, construcción y disfrute de la energía solar, por Ken Matesz (Chelsea Green Publishing Co., 2010) ISBN 978-1-60358-213-1
• El libro de las estufas de mampostería: redescubriendo una antigua forma de calentar, de David Lyle (Chelsea Green Publishing Co., 1984).

• Asociación de Calentadores de Mampostería
• Revista de chimeneas: Estufas de mampostería