En este artículo quiero describir mi experiencia trabajando con arcilla, haciendo ladrillos a partir de ella (en formato 1: 6) y creando un modelo reducido de un horno de calentamiento
PTO-2300 típico.
Introduccion
Comencemos desde la infancia. Crecí en una casa con calefacción por estufa. Corté leña, la caja de fuego de la estufa, las llamas en la caja de fuego, el ruido del viento en la chimenea en invierno, los matices de ajustar el tiro por el soplador y los amortiguadores de estufa que absorbí desde temprana edad. Vuelva a la oportunidad de volver a sentarse junto al fuego, arrojar leña solo era posible en la edad adulta. Al mismo tiempo, nació un deseo de ocuparse del diseño de hornos; sus tipos y propósitos; características de operación; La diferencia y las ventajas / desventajas de un tipo de calentamiento de otro.
El formato reducido, algo de miniaturización, se eligió deliberadamente: con el mismo efecto cognitivo, ganamos en términos, volúmenes de materiales utilizados, esfuerzos realizados, costos de transporte, áreas requeridas, etc. Y siempre puede aumentar la escala.
Arcilla
El recurso natural más antiguo descubierto por la humanidad. Todo se construyó a partir de él: materiales para paredes y techos, estufas, casas, estructuras y construcciones, equipos para el hogar y la cocina, juguetes, artesanías, obras de arte. Está en todas partes, se puede obtener en cualquier localidad, las reservas disponibles son enormes.
Durante varios meses de investigación, logré encontrar tres canteras de arcilla en las inmediaciones (y descubrí unas tres o cuatro potenciales, pero no visité). En ellos cavaba arcilla de diferente calidad y color. Compré dos tipos más de arcilla de modelado profesional refinada en una tienda. La paleta de colores de las arcillas en la naturaleza es muy diversa, desde el blanco y el negro, hasta todo el espectro de rojo-amarillo, así como verde, azul, etc. Por cierto, ¡la arcilla verde fue la primera en encontrarme a solo 200 metros de la casa!
Lo más importante si comienza a extraer arcilla usted mismo es limpiarla de arena, impurezas orgánicas, basura y otras inclusiones. Para designar este proceso, se ha acuñado un término especial: elutriación. La tecnología es muy simple: la arcilla acumulada se disuelve en agua y se pasa a través de una serie de tamices con una celda cada vez más pequeña. Las partículas grandes se separan, y a la salida tenemos una suspensión con partículas finas de arcilla. Después de asentarnos, drenar el exceso de agua y finalmente secar la arcilla, obtenemos materias primas para más experimentos.
Puede almacenar la arcilla terminada en bolsas de plástico (sin perder la humedad deseada) durante años. Por lo tanto, este producto no se estropea en absoluto: con el tiempo, solo mejora.
Ladrillos
Cegando algunos ladrillos a mano, me di cuenta de que esta es una forma innecesariamente laboriosa. Además, la extensión del tamaño era demasiado crítica. Era necesario emprender la fabricación de moldes, introducir estándares.
Paralelamente a la fabricación de formularios, "peiné" Internet, artículos y libros sobre el tema de qué tecnología puede hacer ladrillos de manera masiva y rápida. El más antiguo y más simple es el moldeo manual. También se consideró extruir la masa de arcilla con tornillos o empujadores hidráulicos, pero estos planes demasiado ambiciosos se dejaron para el futuro :)
Pensé que la estufa necesitaba alrededor de 300 ladrillos completos (o alrededor de 500 con mitades, cuartos y otras partes). Normalmente, en una hora y media pude hacer unos 20-25 ladrillos. Es decir aproximadamente 18-22 pm para apisonar la arcilla en el molde y presionar el producto terminado en un estante para secar, ¡y el conjunto completo de productos para ensamblar el horno está listo!
Utilicé una arcilla bastante densa y dura, alisé todas las irregularidades de los pliegues, corté los cuartos y las mitades en paralelo (y también estimé la necesidad de ellos). Por lo tanto, este proceso se extendió. La producción unitaria es la que consume más tiempo.
La Ley de "Plaza - Cubo"
Habiendo elegido una escala reducida de ladrillos, en la práctica sentí la ley del "cubo cuadrado", que dice:
Si un objeto físico aumenta de tamaño mientras se mantiene la densidad constante del material del que está hecho, su masa aumentará en proporción al coeficiente de aumento en el tercer grado, mientras que su área de superficie se elevará al cuadrado por un factor de escala.
Ejemplo : un ladrillo estándar real tiene unas dimensiones de 250x120x65 mm y una masa de 3600 gramos. La densidad del ladrillo es igual a 1846 kilogramos por metro cúbico.
Reduce su tamaño unas 6 veces. Obtenemos las dimensiones lineales de 42x20x11 mm y una masa igual a 17 gramos.
Es decir Un cambio en las dimensiones lineales en una proporción de 1: 6 condujo a un cambio en el peso en una proporción de 1: 211. Cualquiera puede repetir el experimento en casa.
Conclusiones prácticas (en relación con mi experimento): la masa de todo el modelo de horno no será más de 5-6 kg. Lo cual es muy conveniente para la construcción, transferencia y almacenamiento. Los ladrillos de tamaños similares aún no son en miniatura (tampoco se necesitan pinzas y una lupa), pero ya no son "cíclicos": no es necesario arrastrar pesas adicionales y asignar media habitación para la "construcción". Todo va rápido y convenientemente en la mesa o alféizar de la ventana.
Disparando
Disparando, hasta que toco. Para la mampostería, la resistencia del ladrillo en bruto es suficiente. Disparar requiere acceso al fuego, estufas. En lenguaje de TI, estos trabajos pueden distinguirse en un subsistema separado e investigarse más adelante. Mientras tanto, creemos que en el método
Firing () hay un "trozo" temporal que siempre devuelve "verdadero".
Horno
Comencé a crear un horno estudiando la experiencia teórica y práctica de la humanidad. Todo se ha trabajado en detalle sobre este tema durante mucho tiempo: el combustible es costoso y es costoso quemarlo (en todos los aspectos). Por lo tanto, las personas llegaron a una serie de diseños óptimos que le permiten obtener el máximo calor de una unidad de leña, carbón, turba, etc.
Como muestra, elegí un horno de calentamiento
PTO-2300 típico
Parámetros de diseño :
- peso - 1260 kg
- El área de las superficies de transferencia de calor es de 5,5 metros cuadrados.
- sistema de convección - en forma de campana
- chimenea - montada
- tipo de acabado - intermitente
Parámetros Funcionales :
Capacidad de calefacción (con caja de leña para leña):
- con una sola cámara de combustión - 1400 W
- con una cámara de combustión doble - 2300 W
Capacidad de calefacción (con caja de fuego para antracita):
- con una sola cámara de combustión - 1600 W
- con una cámara de combustión doble - 2500 W
Consumo de materiales :
- ladrillo cerámico - 210 piezas
- ladrillo de arcilla refractaria - 76 piezas
Con respecto a los hornos de calentamiento, la situación es la siguiente: vale la pena distinguir entre una
cámara de combustión (el lugar donde ocurren los procesos de combustión con la formación de calor) y un
intercambiador de calor (lugares en los que se elimina el calor de los gases calentados).
Una caja de fuego generalmente está hecha de ladrillos de arcilla refractaria (en mi modelo es de ladrillo blanco), y un intercambiador de calor (o un sistema de canales, una serie de estufas que almacenan calor) está hecho de ladrillos rojos. La necesidad de usar ladrillos de arcilla refractaria es causada por las altas temperaturas generadas durante la combustión.
Los diferentes tipos de combustible requieren una cámara de combustión de diferentes tamaños, formas y diseños. Y diferente suministro de aire. En el caso de la quema de carbón y lignito, la turba requiere una cámara de combustión más pequeña y es necesario tener un soplador: suministro de aire desde abajo, a través de las rejillas.
Diseñé la estufa para calentar leña, así que tomé más las dimensiones de la cámara de combustión y elegí el tipo de hogar de leña. En nuestra área, las estufas domésticas no se calientan con carbón y turba (simplemente no están disponibles), usan exclusivamente leña.
La mampostería en sí es muy simple. Si no utiliza una solución aglutinante, simplemente escriba la construcción del horno en filas, por supuesto. Ladrillo a ladrillo, ladrillo a ladrillo ... Estamos haciendo un modelo, no una muestra real, ¿verdad? Esto significa que no puede preocuparse por las articulaciones. Además, quizás en el futuro desee quemar estos ladrillos o usarlos en otro proyecto.
Por cierto, la gente de la estufa dice que un horno diseñado adecuadamente no requiere una solución para mantener todos sus elementos juntos, en un solo diseño monolítico. Es decir La reparación conjunta solo es necesaria para garantizar la estanqueidad y proteger a las personas de la entrada de productos de combustión en la sala de estar.
En el fondo del horno hice
zanjas : pequeños conductos de aire caliente conectados a la habitación en la parte inferior del piso a través de la cual circula el aire de la habitación calentada. Los cantos aumentan la transferencia de calor del horno y eliminan el sobrecalentamiento del piso en el que está instalado el horno.
Hardware
Inicialmente, quería fresar un horno y una puerta de limpieza de duraluminio, y cortar las válvulas de compuerta de estaño. Luego cambió de opinión y rápidamente ensambló y pegó estas piezas de cartón. Es mucho más fácil y rápido aumentar de tamaño y adaptarse al aspecto con esta tecnología. Cubrimos todo con pintura en aerosol brillante, esperamos el secado; obtenemos los productos que necesitamos.
Rejilla o horno de hogar?
Inicialmente, en la antigüedad, todos los hornos se construyeron hogar. En el proceso de evolución, el hombre mejoró el horno al agregarle una rejilla (para quemar varios tipos de combustible). Hay acaloradas discusiones sobre si construir un horno - rejilla o hogar.
En las cámaras de fuego de la parrilla, se coloca leña sobre la parrilla (parrilla). La rejilla, respectivamente, sirve como el fondo del horno. El aire de combustión primaria para combustible se suministra a través de la rejilla.
En un horno de hogar, la leña se apila en un hogar. Llamó a la caja de fuego del piso muerto. En el horno de hogar, el aire primario se suministra a través de la puerta de la cámara de combustión.
Descubrí una serie de
ventajas del horno de solera (en comparación con la parrilla, cuando se usa leña como combustible):
- el núcleo frío desaparece de la estufa (conducto debajo de la rejilla). Toda la matriz del horno se calienta de manera más uniforme
- la leña se quema casi por completo, mayor eficiencia, obtenemos más calor
- menos hollín y cenizas
- la parte inferior del horno se calienta no solo con llamas sino también con carbón encendido
- Se proporciona un bajo nivel de condensado en la chimenea, el alquitrán no fluye. No entran partículas de combustible no quemadas en la tubería.
- La combustión en este caso ocurre de arriba a abajo, el combustible se quema más lentamente, más uniformemente, porque solo se quema la capa superior, y no toda la masa (como en la quema de rejillas)
Diseño 3D
Antes de comenzar a trabajar, hice un modelo completo del horno en un programa de modelado tridimensional. Yo uso FreeCAD (pero cualquier otro lo hará, por supuesto). Esto permitió ver el próximo "alcance del trabajo", estudiar los matices de la mampostería, imaginar la complejidad de las operaciones individuales y visualizar el resultado deseado. Y, por supuesto, me gustó mucho el proceso de diseño en 3D.
En términos de tiempo: se necesitaron de cuatro a cinco tardes para crear un modelo del horno (en promedio, una hora y media a dos horas de funcionamiento). Y esto está teniendo en cuenta el desarrollo de la tecnología de mampostería virtual. La segunda vez, creo que lo hice más rápido. En comparación, pasé diez veces más tiempo en el trabajo en sí. Hay ventajas de modelado y diseño tridimensional.
Si no hay forma de realizar la idea en vivo, puede hacerlo virtualmente. Al cerebro no le importa si funciona con una imagen o su encarnación real. El placer (endorfinas) nos da casi lo mismo.
Conclusión
En la vida, siempre hay un lugar para un sueño, la encarnación de sus ideas únicas y proyectos extraordinarios. Vive una vida plena, no tengas miedo de dejar volar tu imaginación y seguirla.