Estufa Franklin

La estufa Franklin es una chimenea revestida de metal que lleva el nombre de Benjamin Franklin , quien la inventó en 1742. ^[1] Tenía un deflector hueco cerca de la parte trasera (para transferir más calor del fuego al aire de una habitación) y dependía de un "sifón invertido" para atraer los humos calientes del fuego alrededor del deflector. ^[2] Estaba destinada a producir más calor y menos humo que una chimenea abierta común, pero logró pocas ventas hasta que fue mejorada por David Rittenhouse . También se la conoce como "estufa circulante" o "chimenea de Pensilvania".

Las dos características distintivas de la estufa de Franklin eran un deflector hueco (un panel de metal que dirigía el flujo de los humos del fuego) y un conducto de humos que actuaba como un sifón invertido .

Los deflectores se utilizaban para alargar el camino que el aire de una habitación o los humos de un incendio tenían que recorrer a través de los conductos, lo que permitía transferir más calor a las temperaturas del aire de la habitación o de los humos del incendio. En concreto, se podían instalar conductos dentro de la mampostería alrededor de una chimenea; el aire frío de la habitación entraría entonces por el extremo inferior de un conducto, se calentaría con las paredes calientes del conducto, ascendería y finalmente saldría por el extremo superior del conducto y volvería a la habitación. Cuanto más largo fuera el camino por el que fluía el aire, más calor se transferiría del fuego al aire. Del mismo modo, cuanto más largo fuera el conducto por el que tenían que circular los humos de un incendio antes de llegar a la chimenea, más calor se transferiría de los humos al aire de la habitación.

El uso de deflectores para extraer más calor del fuego y sus humos no era algo nuevo. En 1618, Franz Kessler (c. 1580-1650) de Frankfurt-am-Main, Alemania, publicó Holzsparkunst ( El arte de ahorrar leña ), que presenta una estufa en la que los humos del fuego se veían obligados a serpentear a través de cinco cámaras, una encima de la otra, antes de entrar en la chimenea. ^[3] Kessler también documentó una estufa de calefacción cerrada que, como la estufa de Franklin, tenía un deflector directamente detrás del fuego, alargando así el camino que los humos del fuego tenían que recorrer antes de llegar a la chimenea. ^[4]

En 1624, un médico francés, Louis Savot (1579-1640), describió una chimenea que había construido en el Louvre . Los conductos pasaban por debajo, por detrás y por encima del fuego en el hogar. El aire frío de la habitación entraba por la abertura inferior de un conducto, se calentaba, subía y regresaba a la habitación a través de la abertura superior del conducto. ^[5] En 1713, el francés Nicolas Gauger (c. 1680-1730) publicó un libro, La Mécanique du Feu (La mecánica del fuego), en el que presentaba nuevos diseños de chimeneas. Gauger rodeaba el hogar con espacios huecos. Dentro de estos espacios había deflectores. El aire frío de la habitación entraba en los espacios a través de las aberturas inferiores, se calentaba al serpentear alrededor de los deflectores en los espacios y regresaba a la habitación a través de las aberturas superiores. ^[6]

En la estufa de Franklin, se colocó un deflector hueco en el interior y cerca de la parte trasera de la estufa. El deflector era una caja de hierro fundido ancha pero delgada, que estaba abierta al aire de la habitación en su parte inferior y tenía dos agujeros en sus lados, cerca de su parte superior. El aire entraba por la parte inferior de la caja y se calentaba tanto por el fuego como por los humos que fluían por la parte delantera y trasera de la caja. Luego, el aire calentado subía por el interior del deflector y salía por los agujeros en los lados del deflector. ^[7] Por lo tanto, el deflector de Franklin cumplía al menos dos funciones: al igual que la estufa de calefacción de Kessler, alargaba el camino que debían seguir los humos del fuego antes de llegar a la chimenea, lo que permitía extraer más calor de los humos; y al igual que la chimenea de Gauger, colocaba un conducto cerca del fuego, que calentaba el aire de la habitación por convección.

Algunos de los primeros experimentadores razonaron que si el fuego de una chimenea se conectaba a la chimenea mediante un conducto en forma de U, los gases calientes que ascendían por la chimenea arrastrarían el humo y los vapores del fuego primero hacia abajo a través de una pata de la U y luego hacia arriba a través de la otra pata y la chimenea. Esto era lo que Franklin llamaba un "sifón aéreo" o "sifón invertido". ^[8] Este sifón invertido se utilizaba para hacer subir los vapores calientes del fuego por la parte delantera y trasera del deflector hueco de la estufa Franklin, con el fin de extraer la mayor cantidad posible de calor de los vapores.

El primer ejemplo conocido de un sifón invertido de este tipo fue la chimenea de Franz Kessler de 1618. ^[9] El fuego ardía en una caja de cerámica. Dentro de la caja y detrás del fuego había un deflector. El deflector obligaba a los humos del fuego a descender detrás del deflector antes de salir a la chimenea. La intención era extraer la mayor cantidad de calor posible de los humos ampliando el camino que estos debían seguir antes de llegar a la chimenea.

La chimenea de 1678 del príncipe Rupert (1619-1682) también incluía un sifón invertido. Rupert colocó una puerta de hierro colgante entre la rejilla del fuego y la chimenea. Para poder salir por la chimenea, los humos del fuego primero tenían que descender por debajo del borde de la puerta antes de subir por la chimenea. ^[10]

Otro ejemplo temprano de un sifón invertido fue una estufa que se exhibió en 1686 en la Feria anual de Saint-Germain, en París . Su inventor, André Dalesme (1643-1727), la llamó estufa sin humo ( furnus acapnos ). La estufa consistía en un recipiente de hierro en el que se quemaba el combustible. Un tubo se extendía desde el fondo del recipiente y luego hacia arriba hasta una chimenea. Poco después de iniciar un fuego en el recipiente, el aire caliente comenzaba a subir por el tubo y luego por la chimenea; esto creaba una corriente de aire descendente a través del recipiente, que arrastraba el fuego y sus humos hacia el recipiente. Una vez que se iniciaba la corriente de aire, era autosuficiente mientras el fuego ardiera. ^[11] La estufa de Dalesme podía quemar madera, incienso e incluso "carbón remojado en orina de gato" y, sin embargo, producía muy poco humo u olor. ^{[12] [13]} Estos resultados demostraron que se podían usar fuegos dentro de una habitación, sin llenar la casa de humo.

La estufa de Franklin tenía un deflector directamente detrás del fuego, que obligaba a los humos a fluir hacia abajo antes de llegar a la chimenea. Esto requería un conducto en forma de U en el suelo detrás de la estufa, de modo que los humos pudieran fluir desde la estufa hacia la chimenea. Por eso, la estufa de Franklin incorporaba un sifón invertido.

El libro de Gauger sobre sus innovadores diseños de chimeneas fue traducido al inglés – Fires Improv'd: Being a New Method of Building Chimneys, So as to Prevent their Smoaking (1715) – por un inmigrante francés en Inglaterra, Jean Théophile Desaguliers (1683-1744). ^[14] En una posdata al libro de Desaguliers A Course in Experimental Philosophy (1744), Desaguliers volvió a describir brevemente las chimeneas de Gauger y mencionó su propio trabajo sobre el tema. ^[15] Franklin leyó ambos libros de Desaguliers ^[16] y desarrolló sus propios diseños para una estufa que pudiera proporcionar más calor con menos humo.

En 1742, Franklin terminó su primer diseño que implementó nuevos conceptos científicos sobre el calor que habían sido desarrollados por el médico holandés Herman Boerhaave (1668-1738), un defensor de las ideas de Isaac Newton. ^[17] Suministró su equipo de un pionero local del hierro, William Branson, de Reading, PA. ^[18] Franklin quería que sus estufas estuvieran disponibles para todos, disfrutando del aprecio popular por su trabajo manual y evitando las patentes . ^{[ cita requerida ]} Esta combinación de eventos llevó a que las primeras estufas Franklin fueran fabricadas por Reading Furnace , que era propiedad de la familia local Van Leer . ^{[19] [20] [21]} Dos años más tarde, Franklin escribió un panfleto que describía su diseño y cómo funcionaba para vender su producto. ^[22] En esta época, el vicegobernador de Pensilvania, George Thomas, le hizo una oferta a Franklin para patentar su diseño, pero Franklin nunca patentó ninguno de sus diseños e inventos. Él creía que "así como disfrutamos de grandes ventajas gracias a las invenciones de otros, deberíamos estar contentos de tener la oportunidad de servir a otros con cualquier invención nuestra, y esto deberíamos hacerlo libre y generosamente". ^[23] Como resultado, muchos otros pudieron usar el diseño de Franklin y mejorarlo. Aunque su estufa estaba destinada a tener el doble propósito de cocinar y calentar una habitación, a medida que transcurrió el tiempo y aparecieron nuevos diseños de estufas, el uso principal de la estufa Franklin pasó a ser calentar una habitación. Muchos otros mejoraron el diseño de la estufa Franklin, pero hasta el día de hoy, la mayoría de las chimeneas estadounidenses tienen forma de caja, similar a la estufa Franklin. La excepción es la chimenea Rumford , desarrollada por Benjamin Thompson.

La estufa medía unos 76 cm de alto y tenía forma de caja. El frente estaba abierto, excepto por un panel decorativo en la parte superior de la caja. La parte posterior de la caja debía colocarse a unos centímetros de la chimenea. En el panel inferior había varios agujeros para permitir que el humo escapara; estos estaban conectados a la chimenea. Los paneles estaban atornillados con tornillos de hierro a través de espigas prefabricadas. ^[24] En el interior había un pequeño prisma rectangular delgado que obligaba al humo a entrar en los agujeros. Todas las placas estaban hechas de hierro. ^{[ cita requerida ]}

La estufa de Franklin se vendió mal. ^[25] El problema residía en el sifón invertido: el humo tenía que pasar por un conducto frío (que estaba colocado en el suelo) antes de poder entrar en la chimenea; en consecuencia, el humo se enfriaba demasiado y la estufa no tenía un buen tiro. ^[26] El sifón invertido funcionaba correctamente solo si el fuego ardía constantemente, de modo que la temperatura en el conducto fuera lo suficientemente alta como para producir un tiro.

Una versión posterior, diseñada por David Rittenhouse , resolvió muchos de los problemas que tenía la estufa original de Franklin y se hizo popular. Sin embargo, la fama de Franklin superó a la de Rittenhouse, por lo que la historia recuerda a la estufa Franklin en lugar de a la estufa Rittenhouse. ^[27] La ​​estufa Latrobe más pequeña , a menudo denominada calentador Baltimore, fue patentada en 1846 y se hizo popular.

• Franklin, Benjamin, Descripción de una nueva estufa para quemar carbón y consumir todo su humo. Transactions of the American Philosophical Society. Vol. 2, (1786), págs. 57–74. American Philosophical Society.
• Rogers Jr. et al. Estufa Franklin. Patente estadounidense 3.213.846 . 26 de octubre de 1965.
• Franklin, Benjamin. "La autobiografía de Benjamin Franklin". Archiving Early America: Primary Source Material from 18th Century America. Web. 14 de noviembre de 2010.

• La estufa Franklin en el Programa Lemelson-MIT
• La estufa Franklin en The Great Idea Finder
• Imagen de una estufa Franklin. Universidad de Houston .
• Warwick Furnace, condado de Chester, Pensilvania, primer fabricante de la estufa Franklin – Marcador HMdb