Cocina - Stove

Estufa de berberechos neoclásica del siglo XVIII en el Palais Rohan ( Estrasburgo , Francia)

Una estufa es un dispositivo que quema combustible o utiliza electricidad para generar calor dentro o encima del aparato. Ha experimentado muchos desarrollos a lo largo del tiempo y tiene el propósito principal de cocinar alimentos.

Hay muchos tipos de estufas, como la estufa de cocina , la estufa de leña o la estufa de carbón .

Cada tipo de estufa varía en eficiencia de calor, como tal, se han desarrollado muchos materiales y diseños diferentes para diferentes niveles de eficiencia y propósito.

Debido a las preocupaciones sobre la contaminación del aire, se han realizado esfuerzos para mejorar el diseño de la estufa a lo largo de los años. Las estufas de pellets, por ejemplo, son un tipo de estufa de combustión limpia . Mientras que las estufas herméticas son otro tipo que queman la madera de manera más completa y, por lo tanto, reducen la cantidad de subproductos de la combustión. Otro método para reducir la contaminación del aire es mediante la adición de un dispositivo para limpiar los gases de escape, por ejemplo, un filtro o postquemador.

Todas las estufas de leña fabricadas en los Estados Unidos desde 1992 deben limitar la emisión de partículas .

La investigación y el desarrollo de estufas más seguras y que emiten menos emisiones evolucionan continuamente.

Origen

La palabra en inglés antiguo stofa significaba cualquier espacio cerrado individual, como una habitación, y "estufa" todavía se usa ocasionalmente en ese sentido, como en "estufa". Hasta bien entrado el siglo XIX, "estufa" se usaba para referirse a una sola habitación con calefacción, de modo que la afirmación de Joseph Banks de que "colocó sus plantas más preciosas en la estufa" o la observación de René Descartes de que obtuvo "su mayor inspiración filosófica mientras sentarse dentro de una estufa "no son tan extraños como parecen.

En su primera declaración, la cocción se hacía asando carne y tubérculos a fuego abierto. La cerámica y otros recipientes para cocinar pueden colocarse directamente sobre un fuego abierto, pero colocar el recipiente sobre un soporte, tan simple como una base de tres piedras, resultó en una estufa. La estufa de tres piedras todavía se usa ampliamente en todo el mundo. En algunas áreas se convirtió en un recinto de ladrillo o barro seco en forma de U con la abertura en la parte delantera para el combustible y el aire, a veces con un segundo orificio más pequeño en la parte trasera.

Cocinando

Una estufa, una cocina o una estufa de cocina es un aparato de cocina diseñado para cocinar alimentos. Las estufas de cocina se basan en la aplicación de calor directo para el proceso de cocción y también pueden contener un horno debajo o al costado que se usa para hornear . Tradicionalmente, estos han sido alimentados con leña, y uno de los primeros casos registrados de una estufa de cocina de leña fue la llamada estufa de estofado (desarrollada en 1735 por el diseñador francés François de Cuvilliés y oficialmente denominada Estufa Castrol ). Las versiones más modernas, como la popular gama Rayburn, ofrecen la posibilidad de elegir entre madera o gas .

Madera quemandose

Carbón quemándose

La estufa de calefacción más común en el mundo industrial durante casi un siglo y medio fue la estufa de carbón que quemaba carbón. Las estufas de carbón venían en todos los tamaños y formas y con diferentes principios operativos. El carbón se quema a una temperatura mucho más alta que la madera y las estufas de carbón deben construirse para resistir los altos niveles de calor. Una estufa de carbón puede quemar madera o carbón, pero es posible que una estufa de leña no queme carbón a menos que se suministre una rejilla. La rejilla puede ser extraíble o "extra".

Esto se debe a que las estufas de carbón están equipadas con una rejilla que permite que parte del aire de combustión ingrese debajo del fuego. La proporción de aire admitido por encima / por debajo del fuego depende del tipo de carbón. El carbón pardo y los lignitos generan más gases combustibles que la antracita, por lo que necesitan más aire por encima del fuego. La proporción de aire por encima / por debajo del fuego debe ajustarse cuidadosamente para permitir una combustión completa.

El carbón, particularmente el carbón de antracita, se convirtió en una opción popular durante el siglo XIX en los Estados Unidos porque se quemaba a altas temperaturas y al mismo tiempo producía poco hollín. En 1860, hasta el 90% de los hogares de Estados Unidos utilizaban carbón de antracita como solución a la crisis del combustible que enfrentaba Estados Unidos. Un problema importante con el uso de estufas de carbón en el siglo XIX fueron las limitaciones de almacenamiento del material a lo largo del tiempo. Una división entre ricos y pobres en el uso de estufas de carbón era que muchas familias pobres no podían permitirse almacenar los volúmenes de carbón necesarios para calentar hogares durante largos períodos de tiempo. Por lo tanto, mientras que las familias ricas podían almacenar grandes cantidades de carbón en los sótanos, las familias más pobres a menudo tenían que comprar carbón en cantidades más pequeñas. Por lo tanto, las dificultades que rodean el almacenamiento de carbón ayudaron a impulsar el uso y desarrollo de estufas de gas.

Eficiencia

En comparación con los fuegos abiertos simples, las estufas cerradas pueden ofrecer una mayor eficiencia y control. En el aire libre, los combustibles sólidos se queman a una temperatura de solo 240 ° C (464 ° F), que es una temperatura demasiado baja para que se produzcan reacciones de combustión perfectas, el calor producido por convección se pierde en gran medida, las partículas de humo se desprenden sin estar completamente quemado y el suministro de aire de combustión no se puede controlar fácilmente.

Al encerrar el fuego en una cámara y conectarlo a una chimenea, se genera un tiro (tiro) que extrae aire fresco a través del combustible ardiendo. Esto provoca que la temperatura de combustión se eleve hasta un punto (600 ° C o 1112 ° F) donde se logra una combustión eficiente, el cerramiento permite regular la entrada de aire y prácticamente se eliminan 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 calienten y destruyan.

Encerrar un fuego también evita que el aire sea succionado de la habitación hacia la chimenea. Esto puede representar una pérdida significativa de calor, ya que una chimenea abierta puede extraer muchos metros cúbicos de aire caliente por hora. La eficiencia se considera generalmente como la salida máxima de calor de una estufa o fuego, y los fabricantes generalmente se refieren a ella como la diferencia entre el calor de la habitación y el calor perdido por la chimenea.

Una de las primeras mejoras fue la cámara de fuego : el fuego estaba encerrado en tres lados por paredes de mampostería y cubierto por una placa de hierro. Recién en 1735 apareció el primer diseño que encerraba completamente el fuego: la estufa Castrol del arquitecto francés François de Cuvilliés era una construcción de mampostería con varios fogones cubiertos por planchas de hierro perforado. También se conoce como estufa de estofado . Hacia finales del siglo XVIII, el diseño se refinó al colgar las macetas en agujeros a través de la placa de hierro superior, mejorando así la eficiencia del calor aún más.

En 1743, Benjamin Franklin inventó una chimenea totalmente metálica con un intento de mejorar la eficiencia. Seguía siendo una chimenea abierta, pero mejoraba su eficiencia en comparación con las chimeneas antiguas.

Algunas estufas utilizan un convertidor catalítico, que provoca la combustión del gas y las partículas de humo que no se quemaron previamente. Otros modelos utilizan un diseño que incluye aislamiento de la cámara de combustión, un deflector grande para producir una ruta de flujo de gas más caliente y más larga. Las estufas cerradas modernas a menudo se construyen con una ventana para dejar salir algo de luz y permitir al usuario ver el progreso del fuego.

Si bien las estufas cerradas suelen ser más eficientes y controlables que los fuegos abiertos, existen excepciones. El tipo de fuego abierto de " caldera trasera " de calentamiento de agua que se usa comúnmente en Irlanda, por ejemplo, puede lograr más del 80% de eficiencia absoluta.

Material

Detalles de una estufa renacentista de la casa DA Sturdza en Bucarest ( Rumanía )

Los calentadores de mampostería se desarrollaron para controlar el flujo de aire en las estufas. Un calentador de mampostería está diseñado para permitir una combustión completa quemando combustibles a temperatura máxima sin restricción de la entrada de aire. Debido a su gran masa térmica, el calor capturado se irradia durante largos períodos de tiempo sin necesidad de un encendido constante, y la temperatura de la superficie generalmente no es peligrosa al tacto.

Las estufas de metal se empezaron a utilizar en el siglo XVIII. Un ejemplo temprano y famoso de una estufa de metal es la estufa Franklin, que se dice que fue inventada por Benjamin Franklin en 1742. Tenía un camino laberíntico para que los gases de escape calientes escaparan, permitiendo así que el calor ingresara a la habitación en lugar de subir por la chimenea. . La estufa Franklin, sin embargo, fue diseñada para calentar, no para cocinar. Benjamin Thompson, a principios del siglo XIX, fue uno de los primeros en presentar una estufa de cocina de metal que funcionaba. Su chimenea Rumford usaba un fuego para calentar varias ollas que también se colgaban en agujeros para que también pudieran calentarse desde los lados. Incluso fue posible regular el calor individualmente para cada agujero. Sin embargo, su estufa fue diseñada para grandes cantinas o cocinas de castillos. Pasarían otros 30 años hasta que la tecnología se refinara y el tamaño de la estufa de hierro se redujera lo suficiente para uso doméstico. La estufa Oberlin de Philo Stewart era una estufa de hierro fundido de leña mucho más compacta, patentada en los Estados Unidos en 1834. Se convirtió en un gran éxito comercial con unas 90.000 unidades vendidas en los siguientes 30 años. En Europa, también aparecieron diseños similares en la década de 1830. En los años siguientes, estas estufas de hierro evolucionaron hasta convertirse en aparatos de cocina especializados con conductos de humos conectados a la chimenea, huecos del horno e instalaciones para calentar agua. Los orificios originalmente abiertos en los que se colgaban las macetas ahora estaban cubiertos con anillos de hierro concéntricos sobre los que se colocaban las macetas. Dependiendo del tamaño de la olla o del calor necesario, se pueden quitar los aros interiores.

Diseños modernos

A medida que han aumentado las preocupaciones sobre la contaminación del aire , la deforestación y el cambio climático , se han realizado nuevos esfuerzos para mejorar el diseño de las estufas. Los mayores avances se han logrado en innovaciones para estufas de biomasa, como las estufas de leña que se utilizan en muchos de los países más poblados. Estos nuevos diseños abordan el problema fundamental de que la madera y otros incendios de biomasa consumen de manera ineficiente grandes cantidades de combustible para producir cantidades relativamente pequeñas de calor, al tiempo que producen vapores que causan importantes contaminantes interiores y ambientales. La Organización Mundial de la Salud ha documentado el número significativo de muertes causadas por el humo de los incendios domésticos. Los aumentos en la eficiencia significan que los usuarios de una estufa pueden pasar menos tiempo recolectando leña u otros combustibles, sufrir menos enfisema y otras enfermedades pulmonares que prevalecen en los hogares llenos de humo, al tiempo que reducen la deforestación y la contaminación del aire.

Las estufas y hornos de maíz y pellets son un tipo de estufa de biocombustible . El grano de maíz seco sin cáscara, también llamado pellet de maíz, genera tanto calor como un pellet de madera, pero genera más cenizas. "Las estufas de pellets de maíz y las estufas de pellets de madera tienen el mismo aspecto desde el exterior. Dado que son muy eficientes, no necesitan una chimenea; en cambio, se pueden ventilar al exterior mediante un tubo de cuatro pulgadas (102 mm) a través de una pared exterior por lo que se puede ubicar en cualquier habitación de la casa ".

Una estufa de pellets es un tipo de estufa de combustión limpia que utiliza pellets de combustible biológico pequeños, renovables y de combustión muy limpia. La calefacción doméstica mediante estufa de pellets es una alternativa que se utiliza actualmente en todo el mundo, con un rápido crecimiento en Europa. Los gránulos están hechos de material renovable, generalmente aserrín de madera o recortes. Hay más de medio millón de hogares en América del Norte que utilizan estufas de pellets para calefacción, y probablemente un número similar en Europa. La estufa de pellets generalmente usa un tornillo de alimentación para transferir pellets desde una tolva de almacenamiento a una cámara de combustión. El aire se suministra para la combustión mediante un soplador eléctrico. El encendido es automático, mediante una corriente de aire calentada por un elemento eléctrico. La velocidad de rotación del alimentador y las velocidades del ventilador se pueden variar para modular la salida de calor.

Otras estufas eficientes se basan en la estufa de corriente ascendente Top Lit (T-LUD) o de gas de leña o quemador de humo , un principio aplicado y popularizado por el Dr. Thomas Reed , que utiliza pequeños trozos de palos, astillas de madera o virutas, hojas, etc. ., Como combustible. La eficiencia es muy alta, hasta un 50 por ciento, en comparación con las estufas tradicionales que tienen una eficiencia promedio del 5 al 15 por ciento.

Las estufas alimentadas con alcohol, como el etanol, ofrecen otra opción moderna de estufa de combustión limpia. Las estufas alimentadas con etanol se han hecho populares gracias al trabajo del Proyecto Gaia en África, América Latina y el Caribe.

Hermeticidad

La estufa de leña pentagonal autolimpiante es una estufa de leña de aire de combustión secundaria estilo EPA con un intercambiador de calor forzado por ventilador, termostato, entrada de aire exterior con acelerador, agitadores y caída de ceniza para una fácil limpieza.

Una estufa hermética es una estufa de leña diseñada para quemar combustible sólido, tradicionalmente leña, de manera controlada a fin de proporcionar un uso eficiente y controlado de combustible y los beneficios de una calefacción o temperaturas de cocción estables. Están hechos de chapa metálica, que consta de una cámara de combustión en forma de tambor con aberturas de flujo de aire que se pueden abrir y cerrar, y una chimenea de un metro o más de longitud.

Estas estufas se utilizan con mayor frecuencia para calentar edificios en invierno. Se coloca leña u otro combustible en la estufa, se enciende y luego se regula el flujo de aire para controlar la combustión. El flujo de aire de admisión está al nivel donde se agrega el combustible o por debajo de él. El escape (humo) de la estufa suele estar varios metros por encima de la cámara de combustión.

La mayoría de las estufas herméticas modernas cuentan con un regulador en la salida de la estufa que se puede cerrar para forzar el escape a través de un quemador posterior en la parte superior de la estufa, una cámara calentada en la que continúa el proceso de combustión. Algunas estufas herméticas cuentan con un convertidor catalítico , una rejilla de platino colocada en la salida de la estufa para quemar el combustible restante que no se ha quemado, ya que los gases se queman a una temperatura mucho más baja en presencia de platino.

El uso de una estufa hermética inicialmente requiere dejar la compuerta y las salidas de aire abiertas hasta que se forme un lecho de carbón. Después de eso, se cierra la compuerta y se regula la ventilación de aire para ralentizar la quema de la madera. Una estufa hermética debidamente cargada y controlada se quemará de manera segura sin más atención durante ocho horas o más.

Estas características proporcionan una combustión más completa de la madera y la eliminación de los productos de combustión contaminantes. También prevé la regulación de la intensidad del fuego limitando el flujo de aire y para que el fuego cree un tiro fuerte o eleve la chimenea. Esto da como resultado un uso de combustible altamente eficiente.

Las estufas herméticas son una versión más sofisticada de las estufas tradicionales de leña.

Regulación de emisiones

Muchos países legislan para controlar las emisiones. Desde 2015, las regulaciones de estufas de leña de la EPA de fase III en los Estados Unidos requieren que todas las estufas de leña que se fabrican limiten la emisión de partículas a 4.5 gramos por hora para estufas con post-quemadores o 2.5 gramos por hora para estufas con convertidores catalíticos.

La temperatura de combustión en las estufas modernas puede aumentar hasta el punto en que tiene lugar la combustión secundaria y completa del combustible. Un calentador de mampostería debidamente encendido tiene poca o ninguna contaminación por partículas en el escape y no contribuye a la acumulación de creosota en los conductos de humos del calentador o la chimenea. Algunas estufas alcanzan de 1 a 4 gramos por hora. Esto es aproximadamente un 10% más de humo que las estufas más antiguas y equivale a casi cero humo visible de la chimenea. Esto se logra en gran medida provocando la combustión de la cantidad máxima de material, lo que da como resultado una eficiencia neta del 60 al 70%, en contraste con menos del 30% para una chimenea abierta. La eficiencia neta se define como la cantidad de energía térmica transferida a la habitación en comparación con la cantidad contenida en la madera, menos cualquier cantidad que deba funcionar la calefacción central para compensar los problemas de flujo de aire.

Investigación y desarrollo

La búsqueda de estufas más seguras y limpias sigue siendo para muchos un área importante, aunque discreta, de la tecnología moderna. Las cocinas de uso común en todo el mundo, particularmente en los países del Tercer Mundo, se consideran peligros de incendio y cosas peores: según la Organización Mundial de la Salud , un millón y medio de personas mueren cada año por inhalación de humo en interiores causada por estufas defectuosas. Aprovecho Research Center (Oregón, EE. UU.) Organiza anualmente un "campamento de estufa" para ingenieros desde 1999 con la intención de diseñar una estufa de cocina barata, eficiente y saludable para su uso en todo el mundo. Otras sociedades de ingeniería (ver Envirofit International , Colorado, EE. UU.) Y grupos filantrópicos (ver la Fundación Bill y Melinda Gates , California) continúan investigando y promoviendo diseños mejorados de cocinas. El enfoque en la investigación y el desarrollo de estufas de calefacción mejoradas está en curso y se exhibió en el Decathlon de estufas de leña de 2013 en Washington, DC.

Ver también

Referencias

Otras lecturas

  • Harris, Howell J., “Inventing the US Stove Industry, c. 1815–1875: Making and Selling the First Universal Consumer Durable ”, Business History Review, 82 (invierno de 2008), 701–33.
  • Harris, Howell, “Afrontar la competencia: cooperación y colusión en la industria de estufas de EE. UU., C. 1870–1930 ”, Business History Review, 86 (invierno de 2012), 657–692.
  • Roth C., “Micro Gasificación: Cocinar con gas de biomasa” 1ª edición, publicada en enero de 2011 Publicado por GIZ HERA - Servicio de energía básica orientado a la pobreza

enlaces externos