Todos los núcleos están diseñados por Peter van den Berg, a menos que se indique lo contrario.
1: Núcleo de ladrillos
Una cámara de combustión y chimenea interna ambos de mampostería es lo más fácil de hacer, aunque es necesario cortar ladrillos refractarios. El uso de un diseño optimizado permite minimizar la cantidad de cortes.
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Canal P
Este conducto suministra el aire secundario en el diseño original. Construido simplemente, funciona exclusivamente debido a la ley de la física conocida como el principio de Bernoulli.
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2: Núcleo del ladrillos
El problema de la chimenea interna no redonda del núcleo de ladrillos anterior se resuelve en este segundo diseño, usando ahora una silueta octogonal que es una mejor aproximación al círculo. Se aplican alternativamente hiladas de canto y acostadas para mantener una traba razonable.
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3: Núcleo moldeado
Se trata de un conjunto de caja de fuego junto con el tercio inferior de la chimenea interior en dos partes separadas. Éste se construye ya con bastante frecuencia y funciona bien, pero es vulnerable al agrietamiento.
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4: Núcleo moldeado
Este es un diseño reciente (2015) con la cámara de combustión dividida en tres partes. En lugar de un canal p, hay presente un canal de suelo.
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Canal de suelo
Es también un suministro de aire secundario, pero éste aplica el aire a mitad de altura del puerto. Este conducto yace en el piso de la caja de fuego y recibe su aire desde la entrada de aire principal.
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5: Núcleo moldeado lateral (NdT: en inglés usan el término Sidewinder)
Un diseño en el que la chimenea interna no está situada detrás de la caja de fuego, sinó a un costado, lo que permite una menor profundidad.
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6: BBR lateral de ladrillos
Una forma más sencilla de construir BBR laterales de a una unidad, diferente al moldeado, es hacerla de ladrillos. Por desgracia, el número de ladrillos a ser cortados es bastante importante.
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7: Un diseño de núcleo más sencillo
Una combinación de chimenea interna cuadrada y canal de piso. Más fácil de construir y menos cortes de ladrillos, manteniendo muy buenos resultados.
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1: Núcleo lineal de ladrillos
Usando un buen diseño y una mezcla arcilla / arena adecuada, esta versión de mampostería es una manera fácil de probar estos principios por ti mismo. Esto se puede hacer al aire libre, en un granero o cobertizo, en cualquier lugar que sea conveniente. Una palabra de advertencia, probablemente asomarán llamas asomando por el extremo superior de la chimenea interna, asique usa un caño para dirigir los gases de combustión para ventilar cuando se prueba en espacios cerrados. No "sólo" es un banco de pruebas conveniente, es más que conveniente para el uso permanente como núcleo para una estufa (la mezcla de arena de arcilla permite un fácil desmontaje después de la prueba). Como se describirá más tarde, las estufas aprovechan la combustión ultra limpia proporcionada por estas unidades de combustión y son capaces de capturar y almacenar el calor producido.
Por supuesto que es sensato construir sobre una base estable, preferentemente aislando o usando una capa aislante intermedia. El dibujo de este diseño está disponible para descargar a través de este enlace. La forma interna de la chimenea interna es cuadrada, lo que no es tan bueno como la redonda. Funcionará pero la forma no es óptima. Esta versión es adecuada para construir de ladrillos refractarios duros. La disposición de estos ladrillos puede necesitar un ajuste, este diseño se basa en un tamaño de ladrillo común en Holanda. Naturalmente, al menos la chimenea interna debe estar rodeada de material aislante resistente al calor. Este no es el caso cuando este núcleo se construye a partir de ladrillos refractarios aislantes livianos. Por otra parte, estos son probablemente sólo un poco demasiado vulnerables a la abrasión como para ser usados en la caja de fuego.
El canal P
El conducto rectangular de acero en la parte superior de la caja de fuego proporciona el suministro de aire secundario. Esta parte se denomina comúnmente canal p, abreviatura de canal Peter, el nombre de su diseñador. Es apropiado usar acero al carbono dulce (NdT: SAE 1020) o acero inoxidable para la fabricación de esta parte. En este sistema de 150 mm se usa un conducto rectangular de 60x20x2 mm.
El extremo que apunta hacia abajo termina un poco por debajo del techo del portal, proporcionando un pequeño voladizo. Para simplificar las cosas, este voladizo mide lo mismo que la profundidad del canal. En la parte posterior de este voladizo, que enfrenta la chimenea interna, se corta una pequeña pieza para promover la succión de aire. El mismo principio que hace que e canal p funcione, el principio de Bernoulli, significa que la presión dentro del sistema es inferior a la exterior. Por lo tanto no escapará humo por el canal p, así como tampoco por otras pequeñas grietas o la propia entrada de aire principal. Por el contrario, si sale humo por el canal p o por la entrada de aire principal, entonces significa que hay algo mal en el sistema.
Este aire secundario tiene que ser añadido a la corriente antes de la fuerte turbulencia en el puerto y por detrás. Inyectar el suministro de aire en la chimenea interna parece obvio, pero no funciona, dado que el mezclado no es lo suficientemente potente de esta manera.
El conducto está siendo enfriado por el aire que entra por lo que la esperanza de vida del acero común es sorprendentemente larga. El daño por corrosión en una estufa que ha sido utilizada por dos temporadas es apenas visible. Por lo tanto, sería conveniente no cerrar el canal p durante la operación. Se sospecha que un mayor espesor de pared del conducto podría promover una corrosión acelerada debido a que el acero grueso no puede disipar el calor tan rápido como el material más delgado.
2: Núcleo lineal de ladrillos, chimenea interna octogonal
El problema de la chimenea interna no redonda se resuelve con este diseño. El octágono es una mejore aproximación al círculo. Se construyen hiladas alternativamente de canto y a soga obteniendo una traba razonable. Cuanto más suave sea el interior de esta canalización mejor, por lo que vale la pena ser cuidadoso en la construcción de esta parte.
El octágono es una forma favorable porque de esta manera el doble vórtice iniciará más temprano en la combustión del lote. La desventaja de esta silueta es la mayor masa. tal desventaja no estará en juego cuando se utilizan ladrillos refractarios aislantes para esta construcción. Incluso el material aislante alrededor del tubo vertical ya no será necesario, los ladrillos son suficientemente aislantes por sí mismos.
Los pequeños triángulos amarillos son en realidad el mismo material, el color diferente es allí sólo para una fácil visualización. La construcción de este núcleo es diferente del primer diseño en ladrillos, la conexión entre la caja de fuego y la chimenea interna es diferente. Este dibujo también está disponible para su descarga, usa este enlace.
A continuación se presentan otros dos ejemplos de cómo hacer la chimenea interna octogonal a partir de ladrillos de tamaño normal. Ambos emplean ladrillos que se han cortado con un ángulo de 45 grados para crear "mitades" de igual tamaño para formar una forma de octógono. La inferior es simple pero permite sólo un tamaño de conducto, mientras que el otro permite que los ladrillos se ajusten a una medida un poco mayor. Una chimenea interna más ancha significaría que la caja de fuego y el portal deben ser más anchos también, pues el método de escalado todavía aplica.
3: Núcleo lineal moldeado, 4 piezas
Este es un diseño probado y ensayado con algunos ejemplos exitosos alrededor del mundo. Una falla famosa, aunque no fatal es el hecho que esta versión tiene tendencia a fisurarse a la izquierda y derecha en la caja de fuego. La caja de fuego se mantendrá entera luego de que hayan aparecido las fisuras y nada más sucederá de ahí en adelante. Probablemente las fisuras actúen como juntas de expansión, una vez que la tensión es liberada, las rajaduras no proliferarán. El espesor de las paredes es tan bajo como 30 mm y donde se pueda se utilizan piezas de relleno para economizar material. Esto no se hace para ahorrar dinero, sinó para reducir la masa del núcleo. Cuanto menos material haya allí, antes llegará el dispositivo a la temperatura de trabajo.
La parte de la chimenea interna sobre la caja de fuego también se divide en dos partes idénticas por lo tanto se podrían confeccionar con el mismo molde.
La cruz en los lados indica de qué lado está arriba durante la colada. Ese lado tendrá una terminación relativamente gruesa, pero eso es de ninguna consecuencia. No sólo es el octágono una forma preferida (una muy buena aproximación a lo redondo) también se forma fácilmente en la construcción de un molde. Una sierra de banco a 45 grados cortará todas las piezas requeridas. El uso cuidadoso de una sierra eléctrica con guía también servirá si una sierra de banco no está disponible.
Este dibujo también es de uso gratuito, descargable a través de este enlace.
4: Núcleo lineal moldeado, 5 partes
Este diseño es bastante reciente (2015) y ha estado en uso diario durante un invierno sin fisuras visibles. En mi aplicación la parte inferior se apoya en un bastidor de soporte y el lado superior se mantiene unido por botones y rebajes correspondientes en la parte superior. La siguiente imagen muestra un dibujo ligeramente adaptado, pero es esencialmente el mismo que el de mi propia estufa.
Naturalmente, la chimenea interna de éste debe ser aislada desde abajo hasta arriba, también. La construcción es bastante simple, que se muestra en la imagen a continuación.
Canal de piso
Este conducto de aire secundario es una alternativa al canal p, y no debe ser utilizada en el mismo núcleo. La construcción y la colocación es muy diferente, yace en el piso de la caja de fuego en una zanja y se alimenta a través de la misma entrada que el suministro principal de aire. Se llama canal de piso y, como tal, es una variante del tubo pre-portal de Matt Walker, pero la parte vertical es más corta, cuadrada y menos ancha. Como consecuencia, el tubo obstruye menos la caja de fuego.
Además de eso el aire se suministra a media altura del portal, lo que a su vez en promedio mantiene bajo el doble vórtice en la chimenea interna. Esta versión es algo más fácil de producir que la de Matt, las únicas herramientas que se utilizan para producir esta cosa es una amoladora pequeña con un disco de corte y una soldadora. Este canal de piso es muy fácil de reemplazar, una ventaja en comparación con el de canal p que no puede ser desmontado a menos que se abra la estufa.
El canal está hecho de caño rectangular de acero de 2 mm de espesor y tiene muy poca corrosión o deterioro después de un año de uso diario en un invierno templado marino. La explicación para la falta de la corrosión es que el interior del conducto es enfriado por el aire de entrada. Y el conducto está en una esquina de la caja de fuego con escasez de oxígeno mientras sucede la combustión, el acero no se corroe en ausencia de oxígeno.
Por lo tanto, esta es una de las pocas piezas de acero dentro de la caja de fuego que no se destruye en diez usos, la durabilidad es razonable. Mi siguiente canal estará hecho de acero inoxidable AISI304, y la esperanza de vida debería ser aún mejor.
Los encendidos durante el invierno de 2015/2016 se dedicaron por completo a dimensionar correctamente este suministro de aire, y se probaron cerca de 12 variantes. El dibujo muestra un conducto horizontal de 60x30x2 mm, la pieza vertical mide 35x35x2 mm. El área de la sección transversal interna del conducto más grande es aproximadamente 1,5 veces más grande que la más pequeña. Esto no es una coincidencia, se ensayaron tres tamaños de caño horizontal en varias combinaciones con tres tamaños verticales. El conducto de 60x30x2 es tan eficaz como uno de 60x40x2, siempre y cuando la entrada sea mayor que la salida del canal. Usando los conductos de acero como están en el dibujo, la parte vertical tiene el 5,4% de la sección de la chimenea interna y la parte horizontal el 8,25%. Manteniéndose cerca de estos porcentajes es posible calcular las dimensiones para una BBR más grande o más pequeña de acuerdo a la sección transversal de su chimenea interna.
01/05/2019 Una construcción algo más simple, junto con una sección de alimentación más grande y un talón más alto, conforme a los últimos descubrimientos. El flujo de aire está optimizado en tal forma que la mitad superior del portal recibe la mayoría del flujo de aire secundario.
La sección de la alimentación está cerca del doble de la del talón. Está también fabricado con una amoladora angular con una hoja para cortar metal y una soldadora. Un dibujo del tamaño que sería usable para un sistema de 150 mm (6") puede ser obtenido aquí.
En contraste con la ejecución normal, esta versión debe ser encendida en la parte superior de la pila de combustible en la parte posterior, conocido como "encendido de arriba hacia abajo". Este método dará los mejores resultados.
Este diagrama representa un pequeño ensayo utilizando trozos más grandes de abedul completamente seco, encendido en la parte superior. La temperatura inicial de la estufa también pasó a ser moderadamente alta, la temperatura inicial en la chimenea fue 30 ºC. El CO se redujo a 18 minutos del encendido por debajo de 500 ppm y se mantuvo allí durante 58 minutos. Los promedios de este ensayo: 13% de O2, Eficiencia 95,2%, CO 282 ppm, Tr 66,4 ºC. Nota el nivel final de CO inusualmente bajo.
Para concluir: el dibujo de este núcleo está disponible a través de este enlace.
5: Núcleo lateral moldeado, 7 piezas
Se trata de una variante de una BBR donde la chimenea interna se ubica ya sea hacia la izquierda o derecha de la caja de fuego. El diseño ha sido desarrollado por Adiel Shnior y Shilo Kinarty, dos muchachos que construyen estufas rocket de masa en Israel. Max Edleson, un constructor de estufas en USA lo nombró "Sidewinder". Este es el nombre de una serpiente desierto que se mueve mediante el enrollamiento de lado sobre la arena.
Dado que la chimenea interna ya no está alineada con la caja de fuego, naturalmente ya no es simétrica. Como consecuencia de ello, necesitamos un molde adicional para moldear la cámara de combustión, ver más abajo.
Este diseño es similar al anterior con una pieza superior separada, el molde más complicado es el de la pared posterior que tiene la mitad de la parte inferior de la chimenea interna incorporada. Es posible zafar sin hacer un segundo molde dedicado si se inserta una pieza de relleno y se la asegura al molde antes del colado en el lugar donde el portal debe estar. De esta manera, un sólo molde puede proveer ambos lados, uno con una salida para el portal debido a la pieza de relleno y la otra sin esta salida. La parte superior de la caja de fuego es la misma que en el diseño lineal y la otra mitad inferior de la chimenea interna es relativamente simple de moldear.
Para una mejor comprensión de esta disposición hay una vista en despiece a continuación.
Se ve muy complicado, pero con un poco de cuidadosa inspección y razonamiento está enteramente dentro de la capacidad de una persona con habilidades manuales. Aunque obviamente más complicados, estos moldes se ensamblan de igual manera que la descripta en la sección "Cómo construir". Una caja de madera multilaminada revestida, con piezas de poliestireno extrudado adecuadamente formados para formar la silueta final.
Para muchos este podría ser el primer intento de pensar en "espacios negativos" y cómo desmoldar la pieza moldeada. Creo que está dentro de las capacidades de una persona hábil, asique no temas. Puede ser una buena idea para poner a prueba tus moldes con materiales mucho más baratos, como el yeso de París, o incluso una mezcla de arena cemento débil, antes de (potencialmente) desperdiciar costosos hormigones refractarios en un molde que podría necesitar modificaciones antes de que se obtenga el resultado final apropiado.
Como se mencionó en la introducción, este es un proyecto de código abierto, por tanto, está disponible para fines comerciales (por favor, lee las condiciones en la sección de introducción). Si se tiene previsto realizar más que unos pocos de estos es sensato hacer primero "modelos maestros" positivos (es decir, la forma real en sí, el "positivo") y de ellos hacer moldes de caucho (es decir, éstos son ahora la 'negativos') que se utilizarán para el proceso de producción real.
Estos segundos moldes tendrá que ser sustituido periódicamente volviendo a moldear a partir del modelo maestro. Me parece una oportunidad de negocio viable fabricar y vender estas piezas moldeadas junto con buenas instrucciones sobre el montaje y también las acciones de bricolaje necesarias para alcanzar el producto final. El número total de moldes incluyendo la chimenea interna es 5, que permiten colar 7 partes. El dibujo de este diseño está disponible a través de este enlace.
6: Núcleo lateral de ladrillos
Este diseño no es difícil de construir con ladrillos refractarios y una sierra húmeda. No más difícil que el diseño del núcleo BBR lineal. Con el fin de hacer las cosas un poco más simples el tamaño del diseño está un poco ampliado, de 150 mm a 160 mm. Al hacer esto, la caja de fuego se agranda también un poco más y se puede cargar leña más gruesa.
Sería razonable mantener la misma profundidad que en la versión de núcleo lineal de ladrillos. Esto sumado a que la chimenea interna ya no está en la parte trasera, resulta en una profundidad de montaje de 486 mm utilizando ladrillos de este tamaño. Esto sería un ahorro de 216 mm en comparación con los 702 mm del núcleo lineal. Las diferencias en el comportamiento en el encendido son bastante pequeñas, por lo que esta será una buena alternativa. Estos tamaños son todos nominales, no se toma en cuenta el espesor del mortero entre los ladrillos.
La parte vertical del canal de piso se alarga un poco acorde al tamaño más grande de la chimenea interna y el portal. Además, este canal se construye más simple en comparación con la de la versión lateral moldeada, no hay curva de 90 grados en él y la parte vertical se coloca asimétrica en la parte horizontal con el fin de crear una distancia suficiente al portal. A ambos lados de la parte vertical debe haber el mismo espacio, equivalente a la mitad del ancho del portal, medido perpendicularmente a los lados del canal vertical, entre este y las esquinas del portal.
Por supuesto, es posible y también mejor usar la chimenea interna octogonal del diseño 2: Núcleo de Ladrillos, que dará mejores resultados durante el encendido. Usa este enlace para descargar el dibujo de SketchUp.
7. Otro Diseño de Núcleo
Entre el otoño de 2017 y el verano de 2018, se adquirió bastante experiencia con un diseño que consiste en un canal de piso y una chimenea interna cuadrada en lugar de la formas más usuales redonda u octogonal. Su rendimiento es al menos tan bueno como una BBR con canal p y chimenea interna redonda pero tiene la ventaja adicional de una construcción mucho más fácil: menos cortes de ladrillos y un diseño más simple, por lo que la construcción es más fácil. Algunas veces durante este ensayo el barrido trasero (la rampa en la parte inferior trasera de la chimenea interna), no se construyó (dando una mayor simplicidad) con resultados igualmente excelentes y alentadores. (ver debajo del video para el diagrama)
En este diseño, ahora solo en la parte posterior de la chimenea interna, debajo del nivel del portal que tenemos las esquinas achaflanadas (mira esto en el video), lo que da como resultado un semioctágono que permite que se desarrolle más fácilmente el doble vórtice (cuernos de carnero).
Las tablas de dimensiones ya publicadas se usan con este diseño. Es decir, un diseño de 150 mm tiene una chimenea interna cuadrada de 150 mm x 150 mm y todas las dimensiones restantes provienen de las hojas de cálculo y las tablas para una chimenea interna redonda de 150 mm. De forma similar para todos los demás tamaños de sistema, una BBR de tamaño (X) tiene todas las dimensiones para ese tamaño de sistema (X) de las tablas junto con una chimenea interna cuadrada de esa dimensión (X * X). La chimenea interna de sección circular simplemente se reemplaza con una chimenea interna de sección cuadrada con el lado del mismo tamaño que el diámetro de una redonda. Lee acerca de las consecuencias de una chimenea interna comparada con una redonda en el capítulo “Construcción”.
Este diseño se produjo por accidente, durante un taller en la isla española de Mallorca en noviembre de 2017. La sierra húmeda que se había alquilado no era capaz de hacer los cortes a 45 grados con la precisión que necesitábamos, lo que me obligó a probar este método de construcción. No era tanto una puñalada en la oscuridad como podría suponerse, mi experiencia a lo largo de los años me había llevado a sospechar que este método era completamente viable, y algunos experimentos separados habían respaldado firmemente esa sospecha. Tal vez un conjunto afortunado de circunstancias. Y funcionó impecablemente desde su construcción, con los ladrillos húmedos y todo. Aquí hay un video en timelapse de la construcción entera. El plano de la construcción puede descargarse a través de este enlace.
Gran parte de la construcción y prueba real del concepto fue realizada por Yasin Gach de Francia durante otros talleres y construcciones comerciales. El diseño recomendado para esta combinación de canal de piso/chimenea interna ahora es como el dibujo y la imagen. El dibujo del núcleo se puede descargar aquí.
