Sistemas de ventilación de hornos

El sistema de ventilación tiene como objetivos suministrar oxígeno suficiente para que la oxidación se realice adecuadamente en el horno, repartir el calor para que llegue de forma uniforme a todo el contenedor del horno, y extraer los gases que se producen.

El oxígeno es necesario para quemar los compuestos orgánicos y otras sustancias carbónicas y también es necesario para que los colores de los esmaltes sean brillantes. La escasez de oxígeno por una mala circulación de aire crea muchos problemas como son puntos oscuros, calcas y esmaltes abrasados, grietas en esmaltes, variaciones de color, mohosidad en la porcelana, desconchamiento y matidez en lustres,…

Se denomina tiro o sistema de ventilación a la corriente que se produce entre la entrada de calor y la chimenea o salida de gases. Es decir, es el camino que siguen los gases en el interior del horno. 

En hornos de combustión la fuente de calor está muy focalizada y coincide con la entrada de aire, aunque podemos tener alguna entrada de aire adicional.

La ventilación es natural ya que el flujo se produce porque los gases del interior del horno se expanden al calentarse provocando una mayor presión buscando así una salida.

El flujo de calor, de gases y de renovación de aire es el mismo.

La entrada de aire se sitúa en la parte baja del horno al igual que la cámara de combustión. Si la salida de aire se sitúa arriba se llama “tiro ascendente o superior”. Si la salida de aire se sitúa abajo, opuesta a la entrada de aire se llama ·tiro cruzado”.

Si hay varios quemadores tendremos varias cámaras de combustión y si la salida de aire se sitúa abajo en el centro al sistema se le llama “tiro descendente o invertido”.

En los hornos eléctricos la fuente de calor está distribuida por todo el contorno del horno y hay una entrada regulable de aire en la parte baja del horno y una salida de gases en la parte alta del horno (Tiro superior).

Además existen sistemas de ventilación forzada en cuyo caso la entrada de aire se produce por la parte alta del horno y la extracción forzada por una turbina se realiza por la parte baja del horno, llamándose este sistema de ventilación “corriente descendente”. 

En general tienen un mejor rendimiento los de tiro invertido porque el calor se reparte mejor y permanece más tiempo en el horno. En los hornos eléctricos la ventilación forzada con corriente descendente es la más efectiva.  Sin embargo los de tiro ascendente son más sencillos, y son muy utilizados sin sacrificar demasiado el rendimiento.

El control del tiro es imprescindible para controlar la atmósfera de la cocción.

Si se quiere hacer atmósfera de reducción será necesario disminuir la entrada de aire, disminuir la salida de aire, o ambas cosas a la vez.

Si se quiere fomentar la oxidación será necesario aumentar la entrada de aire y dejar salir el máximo de aire.

Para realizar ese control, los hornos tienen una entrada de aire primario que coincide con las fuentes de calor (hogar en hornos de leña y quemadores en hornos de gas) y tienen también una o varias entradas de aire secundario repartidas por el contenedor. Estas entradas de aire secundario son orificios con algún sistema de taponamiento que pueden abrirse o cerrarse según sea necesario. Además, en la salida de gases que se produce en la chimenea, se coloca un “registro” regulable que permite aumentar o disminuir la sección de la chimenea para dejar salir mayor o menor cantidad de aire y gases. 

En hornos eléctricos este control del flujo no es importante porque no se hacen reducciones (porque las reducciones arruinan el metal de las resistencias) y tan solo se dispone de una entrada de aire regulable que suele estar en la parte inferior del horno. Ni siquiera se suele dotar a la chimenea de registro. Si tenemos un sistema de ventilación forzada del tipo corriente descendente, no existe regulación de flujo de ningún tipo, debemos taponar la entrada de aire y la salida de gases que incorpora el horno y realizar unos orificios en la parte superior (para entrada de aire) y en la parte inferior (para salida de aire) que serán los que permitan la ventilación.

Otro componente esencial del sistema de ventilación es la chimenea que es el conducto por donde se realiza la salida de aire y de gases.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, pero sí se necesita un registro de regulación. En los hornos de tiro invertido y cruzado la chimenea es necesaria. En estos casos la altura de la chimenea se calcula así:

Altura chimenea = 3 veces la “Altura del horno” más 1/3 de la «Anchura del horno»

En hornos de leña es conveniente aumentar el resultado de la fórmula en un 30%. La sección de la chimenea suele ser igual a la longitud de un ladrillo (23 cm x 23 cm) para hornos con contenedores de 1 m3 como máximo (con esta sección la chimenea será estable hasta una altura aproximada de 3,6m). A partir de ese volumen la sección debe ser mayor. Rhodes da la fórmula de 0,5 cm2  de sección de chimenea por cada dm3 (1 litro) de espacio en la cámara del horno. Para hornos de leña conviene aumentar en un 50%.

Por último, comentar que las chimeneas ahusadas incrementan el tiro, pero son de difícil construcción.

En hornos eléctricos, la chimenea es un mero conductor de los gases, por lo que sus dimensiones no son críticas. De hecho, la unión entre la salida de gases del horno eléctrico y el tubo de la chimenea no es estanca y permite la entrada de aire del entorno. Muchos fabricantes de hornos eléctricos recomiendan realizar una ventilación manual para extraer el monóxido de carbono que se produce al comienzo del proceso de cocción. La forma de realizar esa ventilación manual consiste en abrir ligeramente la puerta del horno durante un tiempo, lo cual provoca la contaminación del aire donde se encuentra el horno. Una forma de evitar esto es instalar una campana extractora sobre el horno que absorbe los gases que salen por la tapa abierta, aunque siempre habrá gases que escapan a dicha extracción. Este problema se evita con los sistemas de extracción forzada por corriente descendente.

Corriente descendente forzada (Downdraft Vent) en hornos eléctricos

Con los sistemas de «corriente descendente forzada» no se necesita abrir la tapa del horno, y la salida y entrada de aire del horno pueden y deben permanecer cerrados durante toda la cocción. El aire fresco circula por todo el horno y tan solo hay que tener la precaución de poner una velocidad de calentamiento lo suficientemente lenta como para permitir que todo el carbono y el azufre se consuman convirtiéndose en gas.

Para hornos eléctricos con un volumen inferior a 350 litros podemos montar estos sistemas de salida forzada de humos con corriente descendente.

Este sistema mezcla los gases que salen del horno con aire fresco del entorno, eliminando olores y diluyendo cualquier tipo de gas, cuidando el medio ambiente.

Con este sistema, las piezas que cocemos en el horno tienen un reparto mucho más uniforme del calor, se eliminan olores y gases del ambiente que rodea al horno, los colores de las piezas serán más brillantes, la tapa del horno permanecerá cerrada siempre durante la cocción evitando riesgos, y los componentes metálicos del horno sufrirán menos desgaste (por ejemplo las resistencias del horno eléctrico).

Para instalar estos sistemas debemos perforar la base del horno eléctrico con pequeños agujeros de broca. Dependiendo del volumen del horno se realizan de 1 a 5 perforaciones, en el centro de la base del horno. De igual forma, debemos perforar la tapa superior del horno con igual número de perforaciones, pero esta vez las perforaciones no van en el centro sino lo más cerca posible de los límites de la cámara de cocción de piezas. El flujo de aire será de arriba abajo.

Los agujeros inferiores se tapan con una especie de vaso que recoge los gases que saldrán del horno por los agujeros de la base, además de permitir la entrada de aire fresco del exterior del horno. Este vaso se adhiere al culo del horno mediante un muelle, de forma que las posibles deformaciones del horno al subir la temperatura no se traducen en posibles escapes de gases en esta unión, aunque también se puede sujetar con tornillos. El volumen de aire que se mueve dentro del horno es pequeño, es decir, no se produce un enfriamiento que altere los tiempos de nuestra curva de cocción.

Este vaso recolector va unido a un conducto que termina en una turbina extractora, que normalmente se monta en la pared. El extractor finalmente va conectado a un conducto que saca el aire al exterior. El extractor provoca una presión en el interior del horno inferior a la presión fuera del horno (presión negativa), evitando que ningún gas escape.

Para que el sistema de ventilación funcione adecuadamente hay que cerrar cualquier otra entrada o salida de aire que incorpore el horno.

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