PRINCIPIOS
BÁSICOS DEL DISEÑO DE HORNOS
Dejando aparte los hornos eléctricos,
en el diseño de hornos podemos diferenciar tres tipos según su
tiro u más bien según la dirección que siguen los gases en el interior
de la cámara: los de tiro ascendente, tiro cruzado y tiro descendente
o invertido.
En general tienen un mejor rendimieto
los de tiro invertido y es que el fundamento de esta idea es que el
fuego y los gases calientes estén en la cámara el mayor tiempo posible.
Cuando hablo de rendimiento no hablo solamente de hornos que funcionan
mejor o peor sino de la relación entre la carga (nº de piezas-volumen)
y el combustible consumido, otra ventaja del tiro invertido es que reparte
mejor el calor y tiende a hacer hornadas más uniformes. Si embargo los
de tiro ascendente tienen la ventaja de ser más sencillos de construir
y con la práctica y una buena relación entre el aire secundario y la
chimenea podemos conseguir un horno relativamente uniforme. Pero antes
de hablar de las ideas básicas del diseño vamos a ver la nomenclatura
de las diterentes partes de un horno:
Como se puede observar este
es un horno de leña para ver también los nombres del hogar, parrilla,
etc; en un modelo de gas o gas-oil en vez de hogar llevaria un agujero
donde va el quemador que se llama portilla del quemador. Es conveniente
aclarar cuanto antes dos cosas: no debemos confundir tiro y chimenea
y hay que diferenciar entre el parafuegos y el muro deflector. En el
primer caso, el tiro es una corriente que viene determinada por la chimenea
(fundamentalmente) y en el segundo caso el muro deflector es una continuación
del parafuegos y lo podemos regular en altura con el paso de las hornadas
hasta dar con la altura ideal.
Las reglas para diseñar un horno están más relacionadas con la
experiencia y el sentido común que con sesudas fórmulas fisico-matemáticas
y las podemos resumir de la siguiente manera:
-
Las formas sencillas tienden
a dar mejores resultados que las formas complicadas. Por lo general
los hornos son cuadrados porque son más fáciles de construir pero
pueden ser redondos sin problema sobretodo en el caso de tiro ascendente.
El punto de partida habitual suele ser un cubo, si por la razón
que sea debemos agrandar ese cubo es mejor hacerlo en horizontal
y añadir más quemadores que en vertical, conseguiremos una
mejor distribución del calor.
-
A poder ser, la circulación de
gases seguirá líneas curvas y evitaremos los ángulos rectos.
El canal de evacuación con el comienzo de la chimenea siempre hace
un ángulo recto y esto es inevitable pero aparte de eso no tenemos
porqué. En general debemos procurar que los gases circulen con libertad
y evitaremos estrecheces o rutas complicadas.
- Los hornos de tiro superior necesitan muy poca
chimenea, y según algunos autores incluso podemos prescindir de ella
ya que el propio horno hace de chimenea; yo creo que es mejor que
lleve chimenea y un registro para controlar el tiro, asi podremos
regular, y forzar en su caso, la entrada de aire secundario. En los
hornos de tiro invertido la cosa es bien diferente y necesitaremos
un buen tiro que fuerce a los gases a hacer un recorrido tan antinatural.
Si seguimos mentalmente ese trayecto observaremos que los gases primero
suben, después bajan, recorren el horno horizontalmente hacia
el canal de evacuación y después suben por la chimenea, asi
pués hay un tiro vertical (TV) y un tiro horizontal (TH).
Para
calcular el alto de la chimenea (H) aplicaremos la fórmula:
H= 3*TV+ TH/3
En este ejemplo podemos ver como es el cálculo de la altura. En hornos
de leña es conveniente aumentar ese alto, algunos autores hablan de
un 30% más. La sección de la chimenea también es importante, Leach
en su libro da unas indicaciones para su cálculo que a mi me parecen
exageradas ya que habla de entre un cuarto y un quinto de la sección
de la cámara del horno, esto quiere decir que para el horno del ejemplo,
con una sección de cámara de 10000 cm2 ( 100 x 100 cm)
necesitamos una sección de chimenea de 2000 cm2 como mínimo
lo cual viene siendo de 40 x 50cm, vaya tela. Habitualmente se hacen
de 23 x 23 cm que es el largo de los ladrillos, esta sección llega
para hornos de hasta 1m3 aproximadamente, para hornos más
grandes, Rhodes da la fórmula de 0,5 cm2 de sección
de chimenea por cada dm3 (1litro) de espacio en la cámara
del horno. Para hornos de leña conviene aumentar en un 50%. Yo soy
partidario de que no falte tiro, ya que es algo que después
podremos regular con el registro. Por último, las chimeneas ahusadas
incrementan el tiro, pero son un rollo construirlas.
El número y potencia de los quemadores
viene determinado por la capacidad del horno. En general conviene repartir
la potencia en varios quemadores, siempre quemará más uniforme que toda
la potencia concentrada en un único quemador. Es muy usual ver hornos
de menos de 500 litros (medio metro cúbico) con cuatro quemadores; si
usamos gas-oil con dos llega ya que resultan tan potentes que con cuatro
iría como un cohete (incluso corremos el riesgo de que no vaya bien
por pura saturación de fuego). Un quemador de gas necesita unos 8 dm3 de espacio delante de el para que arda sin problemas, sin embargo con
gas-oil es preferible situar el quemador frontalmente, de forma que
la llama corra a lo largo entre el muro de la cámara y el parafuegos,
siendo este hueco de entre 10-15 cm. Para calcular la potencia usaremos
una fórmula que da Olsen en su libro, en el original dice:
Hornos de fibra: 10000 BTU
por cada pié cúbico/hora
Hornos de ladrillo denso:
16000-19000 BTU por cada pié cúbico/hora
Traduciendo, cada BTU son 0,252 Kcal y cada pié cúbico son 28,32 litros,
eso quiere decir que para un horno de fibra necesitaremos alrrededor
de 89 Kcal por litro, 89000 Kcal por metro cúbico. Sin embargo Rhodes
da el dato de que necesitaremos 270000 calorías por cada metro cúbico,
algo falla evidentemente. Yo me inclino más por el primer cálculo. En
cualquier caso siempre tiraremos hacia arriba en el cálculo de potencia,
es preferible tener margen de sobra que no quedarse escasos, la cifra
resultante de la potencia dividiremos entre el número de quemadores.
Otra forma de calcular la potencia necesaria es la propuesta por el
ceramista argentino Horacio Zili para hornos de gas y construcción
con fibra:
1º Calcular el área total de las paredes interiores del
horno (piso,paredes y techo) en decímetros cuadrados.
2º Multiplicar esta área por 172 para 1300º o por 138
para 1100º y tendremos las kcal. necesarias.
Y ya para acabar de liar hay una página donde tenemos unas tablas
para cálculo de potencia ( Cálculo
Kcal ) , al tratarse de una página en inglés vienen
las medidas en BTU y piés cúbicos asi que aplicaremos
la conversión descrita mas arriba.
Para hornos de leña no hay cálculos que hacer en cuanto a potencia,
es una cuestión de tenerr leña en abundancia y perfectamente seca, pero
sí deberemos de pensar muy bien el tipo y la ubicación
del hogar.
Basicamente, los hogares van contruidos al lado del horno o debajo de
él. Durante siglos, en occidente,el hogar se construía
debajo de la cámara y sin parrilla, esto implica que el aire
que entra en el hogar pasa por encima del fuego antes de entrar en la
cámara y que el fuego, ascuas y cenizas son todo una misma cosa
o, dicho de otro modo, comparten un mismo espacio. El rendimiento del
horno mejora cuando el aire pasa a través del fuego en vez de
pasar por encima de él. Asi pués en el diseño del
hogar deberemos incluir: el hogar propiamente dicho, la parrilla y el
cenicero.
Las dimensiones y características del hogar dependerá
del tipo y capacidad del horno y del recorrido que queremos que haga
el fuego en el interior de la cámara; sin embargo por muy pequeño
que sea el horno el hogar siempre deberá tener unas medidas mínimas.
Un ejemplo claro está en los hornos de leña para raku
que muchas veces es mas grande el hogar que el espacio útil de
la cámara. No hay unanimidad sobre esas medidas mínimas
pero tendremos que contar con una especie de cajón de 90 cm de
largo por unos 60 cm de alto y unos 30-35 cm de ancho. La parrilla deberá
ir como mínimo a 20 cm. de alto o bien en la mitad.
Los pasos de fuego que comunican ese hogar con la cámara deberán ser
amplios, la suma de la sección de esos pasos debe ser algo mayor (como
mínimo) que la sección del canal de evacuación. Algunos hornos tienen
más de un hogar, eso reparte mejor el calor pero para atender la fornada
uno solo tendremos problemas; el tramo final de una hornada de leña
puede resultar agotador, si encima tenemos que atender dos hogares puede
haber momentos de cierto agobio. Hay diseños de hornos de arco
catenario a leña que llevan los hogares a cada lado, yo nunca he sido
partidario de ese diseño y menos para alcanzar altas temperaturas,
la leña tiene una llama muy larga y si el horno no es muy grande podemos
desperdiciar bastante energia, además no hay espacio para mucho hogar
y dado que la boca de alimentación tiene que ser algo reducida
no podemos usar cómodamente una de las mejores leñas para cocer:
el toxo.
Aqui podemos ver seis modelos básicos de hogares (para ver ampliado
pica encima del dibujo):
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El primero es el típico hogar tipo caijón
muy usado en hornos de raku y también lo emplea Olsen en uno
de sus hornos (lo puedes ver en la sección de planos de hornos),
en ese horno emplea dos de estos hogares debajo de la cámara,
el segundo dibujo es el fogar de un horno de cámaras o naborigama.
Aqui el hogar va en el lateral de la primera cámara y tiene forma
semicircular, y en el tercero vemos otro modelo para ir debajo de la
cámara, en este modelo la cantidad de pasos de fuego dependerá
del tamaño de la cámara pero dejaremos un mínimo
de tres a cada lado. En el primero y tercer hogar puede ser necesario
colocar algunos ladrillos cerrando algo la boca de alimentación
del hogar y la del cenicero e ir dejando mas espacio a medida que avanza
la hornada. Haí la experiencia dirá lo mejor que podemos
hacer.
En la parte baja del hogar, en el cenicero, es conveniente dejar aberturas
del perfil de un ladrillo cada una espaciadas a lo largo, en el tramo
final de la hornada podemos necesitar más aire secundario que ayude
a una rápida combustión, si no lo necesitamos las tapamos. Esto lo podemos
ver en el cuarto ejemplo de hogar. El quinto hogar es de un horno de
tiro cruzado tipo anagama, es de unas dimensiones considerables pero
es que el horno tiene una cámara de unos ocho metros de largo.
El último ejemplo de hogar es de un interesante horno semicircular
o de cúpula de siete metros cúbicos con dos hogares como
el descrito en el dibujo. En el original es para cocciones con carbón
pero con escasas modificaciones podemos usar leña. El plano completo
lo puedes ver en la sección de planos.
La parrilla la podemos hacer de barras de hierro de un mínimo
de 2 cm de diámetro y espaciadas unos 4-7 cm. de centro a centro;
hay gente que las hace de arcilla refractária, yo veo esto un
poco delicado ya que en el tramo final de la hornada probablemente no
metamos la leña en el hogar con la delicadeza necesaria y es
muy mal momento para que rompa algo.
Con todas estas indicaciones tenemos una idea más o menos exacta del
horno que queremos hacer, lo dibujamos a escala con todas las medidas
y llegamos al momento de construirlo; aqui siempre surgen imprevistos
que tendremos que solucionar con dosis de sentido común (sentidiño).
Vamos a ver la construcción de las diferentes partes de un horno y las
diferentes alternativas.
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