DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE HORNOS

INTRODUCCIÓN

Que el horno es una de las herramientas más importantes de un taller de vidrio es algo evidente, (esta evidencia se hace desagradablemente palpable  cuando no funciona correctamente), también es una de las mayores inversiones que tiene que realizar el/la vidriero y encima no es algo de lo que se pueda prescindir. El precio de compra de un horno es, a mi juicio, exageradamente alto, ya que las materias primas empleadas en su fabricación no son precisamente caras; sin embargo no son muchos los vidrieros que se lanzan a construir su propio horno. Hay una especie de leyenda de taller que recela de eso, planteándose el asunto como algo de gran dificultad y con serias probabilidades de que el horno en cuestión no funcione bien, si algo es temido en un taller es tener un horno que no suba correctamente.

 La verdad es que hoy en día hay cantidad de libros e información sobre el tema, y también la masiva utilización de la fibra ha simplificado la construcción; así pues es más bien una cuestión de tomar la decisión de hacerlo y ponerse manos a la obra.

 

La evolución de los diseños de hornos a lo largo de la historia es un ejemplo de la forma de sacar conclusiones y la aplicación práctica de esas conclusiones. Las primeras cocciones fueron las llamadas de hoguera, que aún hoy se siguen haciendo en algunas partes del globo (hay una versión moderna de ese  tipo de cocción: en serrín). A partir de aquí, oriente y occidente siguieron caminos diferentes; en occidente el proceso fué cerrar esa hoguera naciendo así el horno circular, donde ya había una cámara para el fuego y otra para las piezas, el siguiente paso fué estrechar la parte superior del horno hasta convertirlo en un horno circular con una pequeña chimenea (horno de botella) y para de contar.

En oriente, sin embargo, optaron por aprovechar las pendientes de las colinas y los hornos se hicieron horadando esas pendientes, los primitivos anagramas tienen ese diseño. La diferencia fundamental está en el tipo de tiro empleado, en occidente siempre optaron por el tiro ascendente mientras que en oriente la tendencia fué hacia el tiro cruzado, dejando, así, la puerta abierta al tiro invertido, siempre aprovechando los desniveles naturales. 

El punto álgido del diseño de hornos en oriente se alcanzó con los naborigamas, u hornos de cámaras, donde ya alcanzaban temperaturas de muy elevadas. En todos los casos estamos hablando de hornos gigantescos (con leña no conviene hacer un horno pequeño), hoy en día en los talleres de los llamados “vidrieros independientes” no se ven hornos de tanto cubicaje, ha cambiado el modelo de taller, de trabajo, de horno, de combustible y de materiales.

COMBUSTIBLES Y MATERIALES

Hay tres elecciones básicas a la hora de construir un horno: el diseño, el combustible empleado y el material de construcción. Vayamos por partes.

Combustibles

La elección del combustible no es una decisión que siempre dependa de nosotros, muchos talleres sólo pueden usar, por razones legales, hornos eléctricos; y a día de hoy resulta difícil construir un horno de leña sin tener problemas con los vecinos o con los permisos o con las dos cosas al mismo tiempo. La mayoría de los talleres usan el gas como combustible y la verdad es que resulta muy cómodo y limpio, en mi opinión tiene dos inconvenientes: uno es que tiene cierta peligrosidad y aunque los quemadores vienen equipados con termopar y válvula de seguridad la realidad es que esos termopares no duran mucho y  los vidrieros acaban cociendo con esos sistemas de seguridad puenteados, y hay algún susto por ahí que certifica esto; el otro inconveniente es que para conseguir el contrato con la empresa suministradora del gas primero deberemos pasar la visita de un inspector, en algunos casos son reticentes a dar por bueno un horno autoconstruido y sin homologación de industria, algunas veces incluso se les nota que están seriamente alarmados, si es así tenemos un problema, ya que o bien convencemos al inspector de la seguridad del horno en cuestión o bien tendremos que hacer los trámites para homologarlo, con el consiguiente retraso y encarecimiento. Curiosamente tienden a poner menos problemas cuando instalamos la cisterna como fuente del suministro de gas en vez de las botellas industriales. Si el suministro ya lo tenemos garantizado de un horno anterior o por lo que sea entonces no tendremos problemas.

 

Yo uso gas-oíl como combustible, no tiene problemas de inspectores ni resulta peligroso pero tiene el inconveniente de que con una gota por aquí y otra por allá acaba oliendo la zona del horno como una gasolinera, también tiene la pega de los quemadores. Los habituales quemadores de gas-oíl empleados en las calefacciones son muy eficientes y fiables pero tienen un defecto, su potencia calorífica sólo es regulable intercambiando el chiclé; a diferencia de los de gas que con un simple regulador manejamos la potencia como nos convenga, los quemadores de gas-oíl lanzan de principio a fin la misma potencia y eso en un inconveniente porque no deja modificar la temperatura del vidrio. Hay recursos como el de tener encendido el quemador un rato y luego apagarlo (algo parecido de como hacen los eléctricos) para eso necesitamos un sistema eléctrico mediante temporizadores, regulando el tiempo de encendido y el tiempo de apagado. Hay vidrieros que usan este sistema combinado con el intercambio de chiclé a media hornada y les va bien. Existen, también, unos quemadores de gas-oíl específicos para vidrio en los que se puede regular la potencia sin problemas, cuando los encontré, ya hace años, su precio rondaba los 900 €. La alternativa a este sistema es hacer uno mismo los quemadores, antiguamente llamados "mecheros". Encontré un plano de este tipo de quemador en un libro, el diseño es del neozelandés Roy Cowan y lo llama “Jet-Burner”, son muy sencillos y la verdad es que funcionan muy bien. Resumiendo, la elección del combustible dependerá de la ubicación del horno, de la legislación local y de nuestras apetencias (sin olvidar la opinión de los vecinos). Si tiene que ser eléctrico no hay más que hablar y sólo nos queda mirar catálogos, cierto que hay gente que se hace sus propios hornos eléctricos pero no es mi especialidad. La mayor parte de las veces optaremos por el gas y sólo tendremos que calcular la potencia necesaria del quemador, unos pocos optamos por el gas-oíl y más raro resulta quien se lanza a construir uno de leña. Lástima que mi vecindario no aguante una hornada de leña (creo que en la primera hornada llamarían urgentemente a los bomberos, protección civil y policía, igual no por ese orden) porque es, por mucho, la hornada más intensa y apasionante; no tendría un horno de leña como único horno pero me encantaría hacer una hornada de leña por año.

Materiales

En la actualidad pocos hornos son de los llamados de obra, más bien la mayor parte de ellos son estructuras de hierro forradas de ladrillo y fibra en su interior. Es una construcción sencilla, barata y que no requiere conocimientos de albañilería ni de construcción en general, pero repasemos los diferentes materiales que nos ofrece el mercado:

 

- Ladrillo refractario denso.- (llamado electro-fundido)- Es el ladrillo refractario de toda la vida y no debemos confundirlo con el ladrillo aislante, yo sólo recomiendo su uso para la base del horno, muros deflectores y parte de la chimenea. Cada ladrillo pesa casi tres kilos y tienen muy buena resistencia mecánica pero son escasamente aislantes y eso se traduce en que si los usamos para muros de la cámara tendremos que calentar toneladas de ladrillo en cada hornada y no está el precio del combustible para tales alegrías. Con la misma composición que estos ladrillos fabrican ahora unos bloques refractários de distintas formas, tienen partes macizas y partes huecas que resultan más aislantes, combinados con fibra pueden ser muy interesantes.

- Ladrillo refractario aislante.- También llamado ladrillo poroso, es muy liviano y de poca resistencia mecánica pero una capacidad aislante similar a la fibra, sólo tiene el problema del precio que es sobre 4 o 5 veces superior al ladrillo denso; las paredes de un horno llevan gran cantidad de ladrillos y el precio por unidad es importante. La combinación de ladrillo aislante por la cara de fuego y fibra de relleno es la mejor combinación, si el presupuesto lo permite, si no es así recurriremos a la fibra.

- Fibra cerámica.- En la actualidad es el material más utilizado con diferencia. Hay muchos tipos según la temperatura de utilización y los distribuidores nos pueden atiborrar de catálogos donde vienen las especificaciones. La más común es la que viene en rollos de 7 m. de largo por algo menos de 0,70m. de ancho y con un espesor de 1" (25,4 mm.), sólo tendremos que mirar atentamente la  temperatura máxima de uso y dejar un buen margen con la temperatura con la que cocemos habitualmente, ya que la fibra llevada al límite puede caer en un proceso que se llama “sinterización” y a partir de aquí degradarse rápidamente. Su colocación es sencilla ya que va cogida con unos tirantes de acero refractario y unas piezas cerámicas llamadas “cuplós”, también tenemos la posibilidad de pegarla con una cola especial pero este sistema tiene el inconveniente de que cuando desmontemos el horno tendremos problemas para reutilizar esa fibra.

- Cemento o mortero refractario.- Tanto si el horno va a ser de obra como si no, siempre necesitaremos una cantidad, mayor o menor, de cemento refractario. En los distribuidores del ramo podemos encontrar distintas clases de estos materiales. Algunos cementos refractarios suelen ser un poco difícil de usar, secan muy rápido encima del ladrillo aunque tengamos la precaución de meter antes el ladrillo en agua; es mejor mezclar con alguna arcilla refractaria basta, tipo “fireclay” y también se le puede añadir caolín y chamota.

Daniel Rhodes, en su libro sobre hornos da una receta de mortero refractario de fraguado en caliente:

  60 de arcilla refractaria

  40 de chamota - malla 30

  1% en peso de silicato sódico

Es conveniente recordar que el mortero lo deberemos usar para asentar los ladrillos y llevar las hiladas niveladas, hay que usarlo con discreción.

 

-Hormigón refractario.- Este es un material curioso, se trabaja igual que el hormigón normal, es decir hacemos un encofrado de la parte del horno que queremos y colamos el hormigón, si disponemos de un vibrador para cemento mejor, así quedará más compactado. Una vez seco quitamos el encofrado y listo. La diferencia con el hormigón que vemos en las obras está en que usa un cemento a base de aluminato cálcico lo que le permite soportar temperaturas altas sin estallar, teóricamente pueden aguantar hasta los 1300º según la composición.

Uno de los primeros hornos que construí (800 litros) llevaba el arco de hormigón refractario forrado en su interior de dos capas (5 cm.) de fibra de alta temperatura, el resto de los muros eran de ladrillo refractario denso también forrados exactamente igual que el techo, cuando doblaba el cono de 1280º C el techo estaba sensiblemente más frio que el resto. Eso sí, cuando años después dejé aquel taller y tuve que desmontar el horno me costó dios y ayuda. Cuando hacemos la masa de hormigón le podemos añadir materiales aislantes como vermiculita, perlita, cascote de ladrillo aislante, pedazos de fibra, etc. 

No es conveniente hacer piezas demasiado grandes (u hornos de una sola pieza colada) por aquello de las grietas, aunque podemos hacer una construcción muy sólida si le preparamos una estructura de alambre en su interior, a modo del "mallazo" que se emplea en las obras. El hormigón es un material aún poco empleado pero que en realidad tiene muchas posibilidades. Resulta muy tentador hacer de este material la puerta (forrada de fibra en el interior) y asegurarnos, así, un buen encaje; en estos casos sólo debemos tener en cuenta que el hormigón es un material muy pesado y la puerta en cuestión va a pesar un quintal por lo que deberemos hacerle un apoyo para que el peso no esté soportado sólo por las bisagras.

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 rendimiento 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. Sin 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 diferentes 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-oíl en vez de hogar llevaría 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 para-fuegos 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 físico-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, así 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, así 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 mí 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-oíl 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-oíl 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 alrededor 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.

Para hornos de leña no hay cálculos que hacer, es una cuestión de tener leña en abundancia. El hogar debe ser grande y 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 hornada uno sólo 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. En el diseño del hogar deberemos incluir el hogar propiamente dicho, la parrilla y el cenicero. Es importante recordar que el aire tiene que pasar a través del fuego y no por encima de él como ocurre en los hornos tradicionales.

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 energía, además no hay espacio para mucho hogar y dado que la boca de fuego tiene que ser algo reducida no podremos usar cómodamente una de las  mejores leñas para cocer: el toxo.

 

En la parte baja del hogar, en el cenicero, debemos dejar  agujeros del perfil de un ladrillo cada uno espaciados a lo largo del hogar, en el tramo final de la hornada podemos necesitar más aire secundario que ayude a una rápida combustión, si no los necesitamos los tapamos.

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; aquí siempre surgen imprevistos que tendremos que solucionar con dosis de sentido común. Vamos a ver la construcción de las diferentes partes de un horno y las diferentes alternativas.

LA CONSTRUCCIÓN PASO A PASO

La primera decisión que hay que tomar es donde va a ir, si tenemos opción es mejor situarlo en un local anexo y bien ventilado. En las hornadas siempre se enrarece el aire del local y si fundimos en reducción no digamos, la ventilación es fundamental. Vamos a seguir los pasos propios de la construcción:

 

Cimentación.-

Dependiendo del horno que vayamos a hacer hay que tener en cuenta su peso, la mayor parte de los hornos actuales son de chapa metálica y fibra por fuera y de ladrillo por dentro, es la combinación que menos pesa pero aun así si el horno es grande acabará cogiendo bastantes kilos, resulta conveniente que las patas que soportan el peso de la estructura metálica lleven soldadas unas chapas cuadradas de 10x10 ó 15x15 cm para que el apoyo en el suelo no sea únicamente por el perfil del tubo. Si el horno es de tiro invertido la chimenea deberá estar contemplada en esa estructura. Si el horno es de obra tendrá que llevar algo de cimentación, siempre acorde con el horno en cuestión; un horno grande puede pesar toneladas. En estas dos fotos podemos ver una idea de cimentación para un horno mediano (algo más de 500 litros), la base son viguetas colocadas a nivel y de momento nunca he tenido problemas.

Si el suelo es de tierra no podremos aplicar este ejemplo, es mejor hacer algo de cimentación. La teoría de la cimentación dice que hay tres tipos: periférica, armada y de grava. La periférica es hacer los cimientos en el perímetro del horno, si el horno es muy grande tenemos que recordar que aunque los muros pesan mucho también la carga pesa y una vez de hacer cimientos no es cuestión de racanear; la cimentación armada lleva una placa de cemento con hierro en su interior y la de grava lleva un lecho de este material. Mi recomendación es hacer un pequeño agujero donde va a ir el horno de unos 25 cm de profundidad, reforzar el perímetro con viguetas (es un material barato y compacto con varilla metálica en su interior) o algo de hierro y llenar la parte central con cascotes, piedra, etc. (puede ser una buena oportunidad para deshacernos de restos del taller, piezas defectuosas y ese tipo de cosas), después echamos una pequeña placa a nivel, con unos pocos centímetros bastará. De esta forma tendremos cimientos de por vida.

     

Base.-

Después de hacer la cimentación es cuando empezamos el horno propiamente dicho, para la base lo más recomendable es usar ladrillo compacto o bloques refractarios. Una base que me ha dado buen resultado es la de una primera capa de ladrillo rojo macizo y encima dos de ladrillo refractario denso, puede parecer excesivo pero es que el cemento soporta muy mal el calor y debemos preservar la placa de los cimientos de las altas temperaturas que van a soportar las cámaras

Siguiendo con el ejemplo de antes aquí podemos ver una combinación de bloques refractarios con ladrillo denso asentado con mortero refractario; los bloques van simplemente puestos, no llevan ningún tipo de cemento, un poco atrevido, tengo que reconocer, pero casi dos años después siguen perfectamente. Si este caso fuera sobre placa tendría que llevar una capa más de ladrillo.

 

Muros.-

Si queremos levantar los muros de ladrillo deberemos saber algo de albañilería, parece fácil levantar una pared recta, e igual es, pero un horno lleva cuatro y para colmo con puerta, si contamos con un profesional mejor, pero le tendremos que advertir que la junta de mortero es más estrecha que en un tabique de obra normal (5-6 mm. como mucho). 

En algunos casos sobre esta base de ladrillo colocamos el "cajón" de metal que forraremos en su interior de fibra, si es así, en ese cajón tendrán que ir ya los huecos para los quemadores y la salida del canal de evacuación. Con respecto a ese cajón de hierro yo recomiendo pedir más de un presupuesto, es sorprendente la diferencia que puede haber de un taller a otro, si el horno es de tiro invertido el cajón llevará la bóveda incorporada y eso a algunos talleres les rompe los esquemas, esa circunstancia es muy habitual que se traduzca en dinero.

 

Yo, en algunos casos levanto tres o cuatro filas en ladrillo y sobre eso coloco el cajón, en esas filas dejo los huecos necesarios para la entrada de los quemadores, el inconveniente de este sistema es que esta parte baja es menos aislante que el resto.

 

Si el interior va a ser de fibra tendremos que trabajar perfectamente pertrechados con mascarilla, gorro,  gafas y ropa vieja, la fibra tiene una justificada fama de nociva. ¿Qué grosor?, yo siempre he hecho los hornos con paredes de 15 cm de fibra (6 capas), naturalmente no es necesario que sea toda  la fibra de la misma calidad, yo coloco 10 cm de fibra de hasta 1260ºC y los 5 cm de cara de fuego de una fibra de muy alta temperatura (1450 - 1500ºC) como se aprecia en la fotografía. La colocación acostada de esos 10 cm. iniciales es

muy sencilla y aguanta perfectamente en pié sin necesidad de soportes, a medida que vayamos colocando las dos capas de cara al fuego iremos asegurando con cuplós, esta tarea es mejor hacerla entre dos, uno dentro del horno y otro tensando desde fuera, el interior del cupló deberemos rellenarlo con pedazos de fibra prensados en su interior si no queremos que el espigo de acero refractario quede hecho un desastre en la primera hornada, el espacio entre cuplós será sobre 40cm.

 

El hueco para los quemadores debe ser de unos dos cm. mayor en radio que el propio quemador, este espacio resultará muy útil para la entrada de aire secundario, igualmente útil resultará tener una forma de regularlo.

 

En hornos de leña la construcción del hogar es paralela a los primeros tramos de los muros y no conviene que sea de fibra, para lo hogares resulta casi que obligatorio hacerlos en ladrillo denso.

 

Bóvedas.- 

 

Hay que reconocer que la bóveda de un horno resulta muy sugerente, y hacerlas es un gustazo sobre todo cuando retiramos la cimbra (o encofrado del arco) y vemos, aliviados, que aquello no cae. En los libros hay  abundantes fórmulas que nos indican  cómo calcular diversas partes de ella pero hay algo que nadie dice ¿de qué altura debe ser el arco en relación al ancho?, esa altura se llama flecha y según parece puede ser como nos dé el pálpito, por si alguien quiere calcular el radio para hacer la cimbra  la fórmula es:

 

En la práctica trazaremos el arco por medios más mecánicos, un cordel por ejemplo, la altura de la flecha suele ser sobre 15-20 cm y algunos hornos tienen una bóveda de media circunferencia (los naborigama, por ejemplo) por lo que nosotros optaremos por la que más nos convenga. Una bóveda con muy poca flecha da cierta sensación de inestabilidad.

 

En el tema de los arcos merece un apartado especial el arco catenario, yo reconozco ser un enamorado de esa forma. 

Los hornos de arco catenario llevan muros y bóveda en la misma construcción y no necesitan refuerzos ya que es auto-soportable, para colmo permite una circulación de los gases óptima para tiro invertido y reparte muy bien el calor,  su construcción puede parecer más complicada que un horno de muros y arco pero en realidad y ya que tenemos que hacer obligatoriamente un soporte de madera con la forma, sólo tendremos que ceñirnos a ese encofrado, hay que tener la precaución de calzar con unos tacos de madera el encofrado, cuando acabemos el arco sólo tenemos que quitarlos y así podremos quitar el encofrado sin problemas. Las proporciones de un arco catenario son una incógnita que los libros no ayudan a resolver, Olsen habla de unas proporciones de: alto =1 1/2 - 3 veces el ancho, mientras que Rhodes dice que un alto igual al ancho es la forma más estable. A mi tener un alto tres veces superior al ancho me parece demasiado alto, no sólo desde el punto de vista de la construcción en sí, sino mirando el buen funcionamiento del horno, hasta ahora los catenarios que he hecho andan con una relación de altura=1 - 1 1/2 veces el ancho, esta relación nos permite un interior (de carga útil) equilibrado. La forma de trazar el arco es bien conocida, una vez que sabemos las medidas (ancho y alto), colocamos una cadena entre dos puntos que nos darán el ancho y la dejamos caer hasta la medida que nos dé el alto marcado, la curva que describe es el arco invertido; para marcar ese arco es muy útil hacer esa maniobra sobre un tablero de fimapán, después la superficie del encofrado la podemos hacer con tablex o con listones, una advertencia, cuando marquemos las medidas tenemos que tener en cuenta en la medida definitiva los listones (si los lleva) y los tacos que usaremos para calzarlo. La secuencia la podemos ver en las siguientes fotografías:

Parafuegos - Muro deflector - Canal de evacuación.-

Esta parte es mejor hacerla con ladrillo refractario denso (como mínimo) ya que va a soportar mucho fuego y tiene que sustentar toda la carga, habitualmente tiene un alto de dos ladrillos de canto (23 cm.). El espacio entre el para-fuegos y la pared de la cámara suele ser de unos 10 cm y con gas-oíl es conveniente algo más de margen llegando hasta los 15 cm. En la foto podemos apreciar la colocación de los ladrillos, se ve una hilera central para aguantar la base de la carga. En hornos de tiro superior no hay nada de esto, simplemente dejaremos sitio para que el combustible arda con holgura y suba por la cámara, esa holgura es de una altura muy parecida a esos 23 cm estándar aunque en hornos medianos-pequeños esa altura es algo menor y rondará los 18cm. Una  pregunta que surge inevitablemente cuando construimos hornos de tiro superior sobre estructura metálica es la de cómo colocar los quemadores ya que vemos en el mercado hornos con las portillas del quemador laterales y otros con portillas en la parte inferior de la base. Como suele pasar siempre la respuesta es que depende. En cualquier caso el horno funcionará, pero si colocamos los quemadores en la base del horno, el fuego entra verticalmente  y si esa llama es larga sobrepasará la solera; esto hay que tenerlo en cuenta cuando carguemos el horno si no queremos achicharrarnos cuando enfornemos. El sistema de quemadores en el suelo se usa en hornos pequeños, que a pesar de su escaso tamaño llevan cuatro, la idea es que esta disposición no resulta idónea para quemadores de gran potencia, si  vamos a emplear quemadores potentes es mejor la disposición lateral.

Chimenea.-

En los hornos de tiro invertido la chimenea es un aspecto muy importante y ya deberemos tenerla en cuenta en los cimientos, como ya hemos visto antes por la fórmula para calcular  su alto es muy fácil que una chimenea en estos hornos tenga 2,5 - 3 m. de altura, eso significa concentrar mucho peso  en muy poca superficie. 

A diferencia del  resto del horno, la chimenea no va a soportar toda ella la misma temperatura, como es fácil de suponer, la parte baja será la parte más caliente y la temperatura va decreciendo según subimos en altura. El primer metro (o algo más si queremos curarnos en salud) suele ser de una construcción muy similar al resto del horno, pero en los siguientes tramos no tienen por qué llevar la misma construcción, incluso en la parte final es muy habitual ver que está hecha con tubo metálico. 

A que altura colocar el registro no es algo crucial, o eso parece si observamos diferentes planos de hornos, en algunos incluso lleva en el canal de evacuación. Naturalmente, cuanto más cerca esté de la cámara más temperatura tendrá que soportar la placa que hace de registro, esto supone un problema ya que algunos materiales soportan mal los contrastes de temperatura, tenemos que pensar que la parte interna de esa placa va a soportar toda la hornada mientras la parte externa estará a temperatura ambiente, eso es mucho choque térmico y lo peor que nos puede pasar es que parta la placa a mitad de una hornada. 

Yo uso de registro una placa de cordierita (es fácil de cortar a medida y relativamente resistente) y la ranura del registro la coloco a 1,5 m. más o menos, justo donde acaba la bóveda, como se aprecia en esta fotografía. 

Una de las ventajas de la cordierita es lo fácil que se mecaniza, así podemos agujerear sin problemas para poder colocar un tirador que podamos accionar desde el frente. Por cierto, en caso de rotura lo más normal es que ésta sea una grieta que parta la placa en dos, si es así no tenemos porqué tirarla, la podemos coser con alambre de resistencia, curiosamente a partir de aquí es muy raro que vuelva a partir.  

Podemos apreciar en estas fotos como es el sistema de cosido, hacemos unos agujeros a los dos lados de la grieta y los unimos con resistencia, puede parecer una chapuza, y  la verdad que la pinta es desastrosa, pero en realidad esta placa de la foto lleva más de dos años con estas trazas y sigue cumpliendo su función.

 

Para tener un control efectivo del tiro deberemos colocar un sistema que nos marque la posición del registro, una regla graduada por ejemplo, esto nos será muy útil para tener una referencia y así poder repetir una hornada.

 

Si el horno es de tiro superior la chimenea es un asunto bastante más sencillo. Como ya he dicho antes yo soy partidario de que este tipo de hornos lleven chimenea y un registro para regularlo. Una chimenea muy corta o una ausencia de ella hace que el horno tienda a reducir y que a partir de 1200º C le cueste subir, llegando incluso a ser un tormento concluir la hornada. 

Podemos hacer pruebas añadiendo a la chimenea un tubo metálico (de los usados en las estufas) y observar  su efecto, el resultado suele ser que el horno tolera mejor la presión de los quemadores sin reducir a la primera de cambio.

En cualquier caso e independientemente del tipo de tiro, si el horno está en el interior deberá llevar un sistema de evacuación de los gases que salen por la chimenea, ya no es una cuestión de mejor o peor funcionamiento del horno sino un asunto de seguridad fundamental.

Puerta.-

La puerta es un tema complejo y que habitualmente supone un quebradero de cabeza. Afortunadamente con la fibra se soluciona una buena parte de esos problemas. El peso y un buen encaje, por ejemplo.

 

Puertas hay de muchos tipos y, como siempre, dependiendo del tamaño y forma del horno optaremos por el modelo que mejor nos convenga. 

En los hornos grandes (de los que uno entra de pié por la puerta, para entendernos) es muy habitual hacer una puerta cada vez con ladrillos numerados y después recebarlos con una arcilla basta; tengo probado y a mí personalmente no me convence. 

La razón no es que sea una lata construir la puerta de cada vez ya que es una operación en la que tardamos unos pocos minutos (con ladrillos numerados) y pasan meses entre una hornada y la siguiente, la razón es que resulta incongruente tener una puerta tan poco aislada después de tomarnos el trabajo de aislar el resto del horno. Este tipo de puertas tenía su razón de ser cuando la construcción era de ladrillo refractario, aquí la puerta seguía el mismo modelo constructivo. 

La alternativa de usar ladrillo poroso para este tipo de puertas es buena pero no duradera, estos ladrillos destacan por su capacidad aislante pero no por su resistencia mecánica.

 

Hoy en día casi todos los hornos tienen puerta de bisagra, ahora bien, aunque pueda parecer que todas las puertas son más o menos iguales, hay algunas diferencias importantes. Una primera diferencia es el perfil de la puerta, éste perfil determinará el tipo de anclaje con el horno.

 

Básicamente, hay dos tipos de perfiles como se muestra en las figuras a/ y b/:

El tipo de perfil b es el más usado, sobretodo en la industria, dado que es menos liante que el modelo a. Se supone que en el modelo b la puerta sella perfectamente apretando los tensores; pero para que esto suceda (y no sólo cuando esta nuevo el horno) deberemos de fabricarla con una estructura de hierro de cierta consistencia. Esta estructura suele ser un ángulo de hierro de una sección de unos 4 mm., incluso en hornos pequeños (250 l.). Yo prefiero el perfil a, a pesar de que su construcción implique más complejidad, pero tiene más margen de error, y con el tiempo podemos corregirla por más que la estructura acabe doblada.

 

En la construcción de las puertas mantener la fibra firme es crucial, una puerta de 15 cm. de espesor y de cierto tamaño tiene una buena cantidad de kilos de peso y debemos prever y evitar la tendencia natural de la fibra a desplomarse; no bastará con anclarla con cuplós sino que también deberemos soldar unos apoyos en la estructura metálica de la puerta. En las siguientes fotografías se puede ver el sistema:

Para lograr un ajuste lo más perfecto posible resulta muy práctico hacer un molde de madera del hueco de la puerta, sin pasarnos de precisión ya que la fibra soporta muy mal el roce. Para unir la fibra a la estructura metálica usaremos cuplós y donde no nos sea posible usaremos el hilo Kantal de resistencias. Para abrir y cerrar la puerta lo más común es soldar unas bisagras o unos pernios donde mejor se nos adapte; es preferible usar un sistema de doble bisagra que de una sola bisagra. En las siguientes figuras podemos ver la diferencia entre una y otra. La doble bisagra tiene la ventaja de que nos permite enfocar mejor la puerta en su hueco.

A la hora de soldar la bisagra al horno hay que hacerlo en una parte reforzada del mismo, habitualmente en la estructura. Esto es sencillo en los hornos cuadrados, ya sean de obra o de chapa, pero en los de arco catenario no hay una estructura donde sujetar así que deberemos idear un sistema para sujetarla. En mi caso. El combustible que uso es gas-oíl, eso me obliga a tener una estructura en la que colocar la turbina del aire y es en ella donde sueldo la puerta, en las siguientes fotografías se puede apreciar esa solución

Para evitar que el peso de la puerta vaya soportado exclusivamente por las bisagras es recomendable soldar a la puerta un pié con una rueda.

 

Por último decir que aunque la forma más fácil de construir una puerta es la rectangular, esto no va a ser siempre posible. Construir una puerta con la parte superior en arco da más trabajo pero lo agradeceremos cada vez que carguemos el horno.