Un recuperador de calor de chimenea casero es un intercambiador de calor que recupera parte del calor que se pierde de una estufa que funciona a leña. Habitualmente cuando se tiene una salamandra, parte de la energía que se quema con el combustible se desperdicia cuando se va por el conducto de escape de humo. Para evitar ello y garantizar el máximo aprovechamiento del calor, en este instructivo le enseñaremos a crear su propio recuperador de calor utilizando un balde de acero junto con otros materiales reciclados ¡Vamos allá!
Materiales y herramientas para el recuperador de calor chimenea casero
Como trabajaremos con metal se necesitarán unos materiales reciclados y herramientas específicas para poder construir este recuperador de calor chimenea casero. Estos son:
Materiales
- 2 piezas de 12 x 12 pulgadas de láminas de metal calibre 19
- 8 tuberías de acero de pared delgada de 1-¼ pulgadas de diámetro y 11-¼ pulgadas de largo (puede utilizar el riel superior cortado de una cerca de eslabones de cadena, pero si está galvanizado necesitará un tratamiento extra)
- 1 tubo de acero de pared delgada de 2-½ pulgadas de diámetro y 11-¼ pulgadas de largo (puede utilizar un poste de cerca, pero si está galvanizado necesitará un tratamiento extra)
- 1 balde de acero de 20 litros, del tipo en el que se encuentran el revestimiento de techo de alquitrán, asfalto o el revestimiento de entrada.
- Uniones de tubería de estufa de acero negro de 2 a 6 pulgadas de diámetro
- 1 lata de pintura para estufas de alta temperatura
- 1 tubo de mortero para chimeneas de alta temperatura
Herramientas
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1° Paso: Preparación de las tuberías de acero
Para el recuperador de la demostración se utilizaron pedazos sobrantes de postes y el riel superior de una cerca galvanizados para hacer de las tuberías de acero del intercambiador. Cortar 8 piezas de tubería de 1-¼ pulgadas de diámetro y 11-¼ pulgadas de largo. También cortar una pieza de tubería de 2-½ pulgadas de diámetro y 11-¼ pulgadas de largo. Después de cortar las piezas, eliminé las rebabas restantes del interior de las tuberías. Las rebabas que pueden quedar impedirán que el aire fluya a través de la unidad.
Los tubos de la cerca utilizados en la demostración estaban galvanizados, eso significa que tienen zinc. Es necesario quitar el recubrimiento de zinc de las tuberías antes de poder soldar las piezas de manera segura. Respirar los vapores de la quema de zinc puede causar enfermedades. Por lo general, lo mejor es usar ácido muriático. Se pusieron todas las piezas de tubería en un balde con suficiente agua para cubrirlas todas, como 10 litros. Luego se vertió unas 2 tazas de ácido muriático. Se dejó las tuberías en remojo al aire libre y luego de aproximadamente 2 horas, todo el recubrimiento de zinc se despegó del acero y comenzó a flotar alrededor de la parte superior del balde. Por último, se enjuagó bien las tuberías con agua y se secaron.
Advertencia sobre el ácido muriático: Tenga mucho cuidado al manipular este ácido. El ácido muriático puede quemar la piel y dañar gravemente los ojos. Use guantes de goma y protección ocular en todo momento cuando manipule ácidos.
El ácido muriático es un ácido poderoso utilizado en la construcción para limpiar el concreto de las herramientas. Puede comprar ácido muriático en la mayoría de los centros de artículos para el hogar y ferreterías.
2° Paso: Preparación de las tapas de los extremos del recuperador de calor chimenea casero
Comience colocando las ubicaciones de las tuberías en las piezas de lámina de metal de 12 x 12 pulgadas. Primero ubique el centro de la pieza. Luego coloqué 8 puntos centrales equidistantes para las tuberías alrededor de un círculo de 3-¾ pulgadas de diámetro. Los orificios deben tener un diámetro de 1-3/8 pulgadas. Si usted lo desea, puede perforar los orificios con un taladro escalonado y luego llevarlos al tamaño final con una herramienta rotativa, como una broca de corte de carburo instalada. Sin embargo, tenga en cuenta que esto tomará mucho tiempo.
Es por ello, que en la demostración se utilizó un KnockOut eléctrico. El KO eléctrico requiere un agujero de ¾ de pulgada en el metal para poder insertarse. Primero perfore un pequeño orificio piloto en cada ubicación con un taladro central para mayor precisión. A continuación, perforar los agujeros de ½ pulgada de diámetro. Finalmente, para usar el punzón KO, la lámina de corte circular se debe desenroscar del eje. Luego se inserta el eje a través del orificio de ¾ de pulgada perforado previamente en la pieza de trabajo. Luego se aprieta el perno, tirando la lámina de corte a través de la hoja de metal, creando un orificio perfecto. Utilizar una pistola de impacto neumática para apretar el punzón KO y acelerar las cosas.
Realizando las perforaciones
A continuación, cortar la forma exterior de las tapas de los extremos. Para hacer esto, necesita determinar el diámetro del balde que usará para la carcasa del intercambiador de calor. Como el balde de la demostración es cónico, un extremo de la unidad tendrá un diámetro de 11-¼ pulgadas y el otro extremo tendrá un diámetro de 10-½ pulgadas. Para cortar la tapa del extremo en un círculo casi perfecto, usar una sierra de cinta vertical. Perforar un orificio de 1/8 de pulgada de diámetro en la sierra de banda a una distancia de la hoja igual al radio del círculo deseado.
También perforar un orificio de 1/8 de pulgada en el punto central de las tapas de los extremos. Luego insertar un pasador de acero de 1/8 de pulgada a través del orificio en la hoja de metal, en la mesa de la sierra de banda. Antes de comenzar a cortar el círculo, tuve que recortar la hoja de metal en un lugar para permitir una ubicación para la banda hoja de sierra para comenzar a cortar. Ahora insertar el pasador a través de ambos agujeros.
Finalmente, cortar el orificio central de 2-3/8 pulgadas. Para hacer esto, perfore una serie de orificios de 5/16 de pulgada de diámetro alrededor de la circunferencia del círculo. Luego usar una herramienta rotativa y un cortador de carburo para lograr la forma final.
3° Paso: Montaje del núcleo del recuperador de calor chimenea casero
Ahora es el momento de ensamblar el núcleo del recuperador de calor. Primero, realice una plantilla para ayudar a mantener los tubos en su lugar mientras los suelda. Para hacer la plantilla, trace el mismo patrón de orificios que las tapas de los extremos en una pieza de madera contrachapada de ¾ de pulgada. Usar una broca Forstner de 1-3/8 pulgadas de diámetro, en una taladradora, para perforar un orificio de ¼ de pulgada de profundidad en cada ubicación. Colocar un tope en la taladradora para asegurar que todos los orificios tengan la misma profundidad. La broca Forstner perforará un orificio de fondo plano que permitirá que los tubos se mantengan rectos.
Realizando el montaje
Comience con el montaje alineando una tapa de extremo sobre la plantilla de montaje de madera. Luego insertar la primera sección de tubería, y sostenerla en su lugar con una abrazadera de soldadura magnética para soldar una serie de tachuelas que la aseguren en su lugar. Verifique la cuadratura de la tubería varias veces mientras suelda en los puntos. Estas soldaduras por puntos estarán en el interior del recuperador de calor cuando se completen. Continuar soldando los otros 7 tubos en posición de la misma manera. Una vez que los 8 tubos de 1-3/8 pulgadas están en su lugar, quitar el conjunto de la plantilla de madera.
A continuación, alinear la tapa del extremo opuesto en la plantilla de madera y luego insertar con cuidado los extremos opuestos del conjunto en la plantilla. De nuevo, asegurar de que las tuberías estén perpendiculares a las tapas de los extremos y soldadas por puntos en su lugar. Luego sacar el conjunto de la plantilla y soldar un cordón alrededor de toda la circunferencia de cada tubería en la superficie exterior de las tapas de los extremos. El paso final será instalar el tubo central, de 2-1/2 pulgadas de diámetro. No utilizar la plantilla para este paso, sino que la sostuve en su lugar mientras se clavan.
4° Paso: Preparación de la carcasa
Usar un balde de metal es útil como carcasa porque viene prefabricado y la forma redonda facilita el flujo de la chimenea. En la demostración se usó un cubo de cemento para techos de asfalto. Se limpió todo el cemento derramando algunos alcoholes minerales alrededor del interior del balde. Luego se quitó el cemento seco quemándolo al aire libre. Para ello, se hizo algunos agujeros en el fondo del balde y se colocó boca abajo sobre el fuego, dejándolo arder por unos 20 minutos. El cemento para techos previamente endurecido se redujo a cenizas y se pudo quitar con un cepillo de alambre. Una vez limpia la cubeta, utilizar una amoladora angular con una rueda de corte de fibra instalada para cortar el fondo de la cubeta.
5° Paso: Instalación de entradas y salidas de chimenea
La entrada y la salida de la chimenea se fabricarán con uniones de tubería de chimenea de 6 pulgadas. Insertar el recuperador de calor en la cubeta mientras alinea y establece las ubicaciones de entrada y salida. Sin el intercambiador insertado, la cubeta se torna ovalada. Lo primero que hay que hacer es nivelar el balde. El balde utilizado en la demostración es cónico en la parte inferior, por lo que se tuvo que colocar en algunas cuñas. También se usó los soportes que sujetaban el mango del balde en su lugar para ayudar en alineación. Mida desde la mesa hasta los soportes para verificar que ambos lados están a la misma distancia. Esto es importante cuando se prepara para ubicar la salida de tubería en el lado opuesto EXACTO del balde, para que la unidad quede correctamente alineada cuando se instala en el tubo de la chimenea.
Cortar el balde
Una vez que la cubeta esté bien configurada, puede continuar diseñando las ubicaciones de los orificios de entrada y salida. Esto es un procedimiento a vista. Colocar la unión sobre el balde y centrar a ojo. Tanto la unión como la cubeta tienen un cordón/nervadura enrollada alrededor para mayor rigidez. Localizar la unión de modo que el cordón haga contacto con el borde del balde. Esta área es más rígida que el resto del metal, lo que la convierte en un buen lugar para soldar. Sin embargo, los racores de los tubos de la chimenea no son exactamente redondos, tienen un lado plano donde está la costura. Asegúrese de mantener la costura en la misma posición mientras coloca las uniones.
Cuando esté satisfecho con la ubicación de la unión, use un marcador de pintura bien sujeto a la unión para marcar la ubicación. Usar tijeras corta chapa para cortar la abertura, recortando con cuidado para tratar de hacer un agujero lo suficientemente grande como para permitir que la unión quede lo más apretada posible. Una vez que consiga un buen ajuste, deslice la unión en el balde, luego use un mercado de pintura para dibujar una línea alrededor del perímetro de la unión.
Cortar y soldar los tubos
A continuación, quite la unión de la tubería del balde y traslade la línea que acaba de dibujar en el tubo aproximadamente una pulgada hacia abajo. Luego usar nuevamente las tijeras cortadoras de chapa para cortar la unión a lo largo, cortando en la segunda línea de remarcada. Después de cortar la unión, hacer una serie de cortes perpendiculares a la línea marcada de una pulgada, con una separación de aproximadamente ¾ de pulgada, alrededor de todo el perímetro de la unión. Luego reinsertar la unión en la cubeta. Quite el recuperador de calor y doble todas las lengüetas para mantener la unión en su lugar. Puede ayudarse de un martillo para doblar las lengüetas.
El paso final es soldar con cuidado la unión a la cubeta. Tenga cuidado cuando lo haga porque las paredes de la cubeta de metal pueden tener un grosor muy fino, lo que hace que sea muy fácil quemarse mientras se suelda. Antes de soldar, utilizar una rueda de alambre montada en una amoladora angular para quitar la pintura de ambas superficies a soldar. Hacer una serie de “soldaduras por puntos” para asegurar la unión en su lugar. No es imposible soldar un cordón continuo alrededor de la costura, pero si sus habilidades de soldadura son limitadas no se arriesgue. Todos los espacios que quedan entre los puntos de soldadura se solucionarán más adelante.
Ahora es el momento de repetir este procedimiento en el lado opuesto de la cubeta. Asegúrese de alinear la entrada de la chimenea con la salida de la chimenea, para que la unidad encaje correctamente en su lugar.
6° Paso: Instalación del núcleo recuperador de calor chimenea casero
Este paso es bastante sencillo. Después de instalar tanto la entrada como la salida de la chimenea, inserté el núcleo del recuperador de calor en la cubeta. Una vez más, fije el núcleo en su lugar con una serie de puntos de soldadura, haciendo todo lo posible para no quemar el delgado metal del balde. Una vez que el núcleo está asegurado en su lugar, aplique un mortero para chimeneas de alta temperatura en perlas a todas las uniones soldadas. El mortero viene en un tubo de masilla que hace que la aplicación sea bastante sencilla.
Seguir las instrucciones del tubo de mortero y humedecer todas las costuras con agua antes de aplicar. Calafatee la circunferencia del núcleo del recuperador en ambos extremos, y también la entrada y salida de la chimenea. La masilla debe cubrir todas las feas tachuelas de soldadura y sellar todos los espacios entre las soldaduras. Después de que el mortero se seque durante al menos 24 horas, debe “cocerse” para curarlo. Antes de cocer el mortero, pinté todo el conjunto con pintura para horno de leña de alta temperatura. Después de 1 hora de secado, la pintura también debe “cocerse” para curarla también.
Detalles adicionales sobre el sellado de los huecos: No se preocupe si quedan algunos pequeños espacios entre las costuras, lo más probable es que no filtren humo en su espacio vital. Una vez que se establece un escape en la chimenea, el humo fluye más allá de los espacios. Esos hoyos pueden brindar una forma de monitorear la intensidad del fuego en la chimenea.
7° Paso: Instalación definitiva del recuperador de calor chimenea casero
Instalar el recuperador de calor en el tubo de la chimenea de la estufa de leña es bastante sencillo. Medir y quitar una sección del tubo de la estufa para acomodar la unidad y luego deslizarlo en su lugar. Lo siguiente que es encender el fuego en la estufa. Encender un fuego de buen tamaño, agradable y caliente, para “curar” todo el mortero de la chimenea y la pintura de la estufa. La pintura emite algunos vapores bastante desagradables a medida que se cura, pero el olor solo durará unos 15 minutos. Abrí las puertas y ventanas del sitio para ventilar el lugar. A medida que la pintura se cura, cambia de un negro brillante a un negro mate. El mortero para chimenea se hinchará hasta un 50% de su tamaño original a medida que se cura.
8° Paso: Construcción del ventilador de circulación
Normalmente el instructivo acabaría aquí si para hacer funcionar su recuperador de calor utiliza un ventilador de pie para hacer pasar aire a través del intercambiador. Sin embargo, para que el sistema quede completo lo mejor sería integra un ventilador al recuperador. Para el caso de la demostración, se utilizó un motor de un viejo humidificador de mesa. Con la ayuda de algunas varillas de metal y pedazos de chatarra se crearon los soportes de montaje para el ventilador.
Para montarlo en el recuperador de calor, cortar hendiduras en algunas piezas de material cuadrado de ½ pulgada. Luego taladrar y perforar un agujero en forma perpendicular a las ranuras para acertar un tornillo que sujetará el bloque a la delgada carcasa de metal del recuperador de calor. Estos “bloques de sujeción” se soldaron luego a los extremos opuestos de las varillas de metal en los soportes del ventilador. El resultado es el que puede ver en la imagen de arriba.
9° Paso: Rendimiento del recuperador de calor chimenea casero
Este recuperador de calor debería ser capaz de elevar la temperatura de -6°C a 21°C en aproximadamente una hora y media en un taller. Previamente, usando la estufa sola sin intercambiador, le tomaría cerca de 3 horas y media calentar en el mismo taller. Con fuego rugiendo en la estufa, la temperatura central del recuperador se elevará por encima de 400°C. Eso es mucho calor, de lo contrario se desperdiciaría subiendo por la chimenea. Con un fuego de tamaño mediano en la estufa, la temperatura del núcleo del recuperador se mantendría en alrededor de 230°C.
El rendimiento podría mejorarse usando tuberías de acero más pesadas en el núcleo del recuperador y metal más grueso para la carcasa. Hacer esto permitiría que la unidad retuviera más calor y lo redistribuyera a medida que el fuego se apaga, manteniendo la salida de calor más constante. Además, el tubo grande en el centro del núcleo del recuperador realmente no tiene mucho flujo de aire a través de él. Esto se debe a que el centro del aspa del ventilador (cubo) no produce mucho flujo de aire. El tubo central podría omitirse, afectando muy poco el rendimiento.
Esperamos que haya disfrutado del proyecto, para más inventos caseros ecológicos no dude en volver a visitarnos.
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