Leña: poder calorífico, comparación de especies, factores que influyen en la combustión

Hablando de muebles de todo tipo, casas en bușteni o en estructura de maderatableros de madera y resina epoxídicasuelos, puertas, ventanas, etc., me olvidaba de uno de los usos más antiguos de la madera, el de la leña. Hasta hace poco, lo normal era quemar leña en estufas, hornos o bajo la leña. Mi abuela por parte de padre nunca cocinó otra cosa que no fuera fuego de leña. Aunque la mayoría del pueblo se había pasado a cocinar en la estufa, al abuelo no le gustaba el sabor de la comida cocinada de esta manera. Así que la abuela solía cocinar la comida en el pirostato, delante de la estufa, sobre fuego de leña. El sabor era realmente único. La gran alegría para nosotros, los nietos, era rebuscar en las ollas. Cuando terminábamos de comer, estábamos todos sucios de hollín del tuciuri, pero ¿qué importaba?

Volvamos a las propiedades combustibles de la madera. ¿Todas las especies arden igual? Si la madera es tan diferente de una especie a otra e incluso dentro de un mismo árbol, ¿el calor es el mismo independientemente de la madera que se queme? ¿Por qué a veces el fuego arde lentamente y echa mucho humo? ¿A qué temperatura se enciende la leña? ¿Cómo consigo que la leña arda de forma eficiente? Seguro que muchos de vosotros os habéis hecho estas preguntas y muchas más, como yo. Creo que hay formas mucho mejores de utilizar la madera que como leña, pero sigo apreciando la pizza hecha en un horno de leña y el fuego crepitando en la estufa en un día de invierno 🙂 .

¿Cuál es el poder calorífico de la madera?

Cuando la madera arde, produce energía. Sentimos esta energía como desprendimiento de calor. La cantidad de calor que desprende la madera al arder es su poder calorífico. Poder calorífico es la cantidad de calor que se desprende al quemar 1 kg de leña. Se mide en kcal/kg, kJ/kg o kWh/kg, con valores diferentes según la unidad de medida. El poder calorífico determina la eficacia con la que los distintos tipos de leña pueden calentar el espacio.

El poder calorífico depende del contenido de humedad de la madera y es inversamente proporcional a éste. Es decir, es menor cuanto mayor es el contenido de humedad de la madera. La madera verde recién cortada desprende menos calor que la madera bien seca. El valor calorífico máximo se determina con un contenido de humedad 0% (valor calorífico absoluto). Como es casi imposible obtener ese contenido de humedad en condiciones normales de almacenamiento de la leña, el contenido de humedad al que se hace referencia es 15%, que es el que determina naturalmente la madera al secarse en el ambiente. No obstante, se recomienda mantener la leña en el interior, cerca de la estufa o chimenea, durante al menos 24 horas antes de colocarla sobre el fuego. La humedad disminuirá durante este tiempo y la madera arderá mejor y con mayor eficacia.

Poder calorífico - influenciado por la especie de madera y la estructura interna de la madera

El poder calorífico de las especies de madera difiere de una especie a otra. En depende de:

1. contenido en celulosa y lignina. La lignina tiene un valor calorífico de 6000 kcal/kg y la celulosa y la hemicelulosa de 4150 kcal/kg. Esto significa que la leña con un mayor contenido de lignina (madera de resinoso) desprende más calor.
2. densidad - La densidad de la leña es muy importante. Cuanto más densa es la madera, mayor es su poder calorífico. De ahí las diferencias entre la base del tronco de un árbol -más densa, con mayor potencia calorífica- y la parte superior -más suelta, arde más rápido y desprende menos calor-.
3. Contenido de agua al corte - Es muy importante saber cuánta agua tenía la madera en el momento de la tala porque, después del secado, el agua deja huecos, lo que da como resultado una madera más suelta. La madera que tiene un contenido de humedad de 35-40% cuando se corta (por ejemplo, la madera de roble) será mucho más densa con un contenido de humedad de 15% que una madera que tenía un contenido de agua de 60-65% cuando se cortó (p. ej. plop, sauce).

A pesar de estas diferencias, no hay mucha diferencia entre el poder calorífico de las especies en relación con la masa. No tanta como para considerar inútil poner una clase de leña en el fuego mientras que otra calentará su hogar inmediatamente. La diferencia notable está en el contenido de humedad, la velocidad de combustión y la relación superficie/volumen, que trataremos dentro de un momento. Pero primero algunos ejemplos de valores caloríficos determinados con una humedad de 15%. No todas las fuentes dan los mismos valores, pero se aproximan bastante.

• Pino - 4000 kcal/kg
• Mólido - 3725 kcal/kg
• Mesteacăn - 3700 kcal/kg
• Salcamis - 3575 kcal/kg
• Fag - 3550 kcal/kg
• Cereza - 3550 kcal/kg
• Roble - 3450 kcal/kg
• Plop - 3200 kcal/kg

En los ejemplos anteriores, el poder calorífico de la madera en cuestión está relacionado con su masa. Sin embargo, si se relaciona con la unidad de volumen, la madera densa -roble, acacia, haya- tendrá el valor calorífico más elevado.

Inflamabilidad de la madera. Factores que influyen en la combustión

Relación entre superficie y volumen

La madera arde porque es un material inflamable. Necesita una fuente de fuego para encenderse. La madera con una densidad media y un contenido de humedad de 12-15% se inflama a 300ºC. La inflamabilidad de la madera aumenta de forma directamente proporcional a relación entre superficie y volumen. Por eso la madera fina, las ramitas, arden más rápido que un tronco. También en esta idea, la suspensión de polvo de madera en el aire puede ser una mezcla explosiva. La madera arde de fuera hacia dentro. Una madera fina se encenderá más rápido y arderá rápidamente, mientras que una madera más gruesa se mantendrá ardiendo durante más tiempo.

Humedad

Humedad es otro factor que influye en la combustión. La madera húmeda arde más lentamente porque primero hay que eliminar el agua. El poder calorífico de la madera húmeda es menor porque parte de la energía se utiliza para evaporar el agua. Primero se libera agua libre y luego agua ligada de la estructura leñosa. El agua desaparece gradualmente a medida que el fuego avanza hacia el interior. La eliminación rápida crea tensiones y la madera se agrieta, esparciendo chispas. Cuanto más densa y dura es la madera, mayores son las tensiones, lo que aumenta la probabilidad de chispas.

Circulación de aire

La combustión de madera es un proceso oxidativo. Para mantenerse se necesita aire (especialmente oxígeno en el aire). Por eso, un fuego cubierto se apaga y cuando aparece una fuente de aire, el fuego se calienta más (como cuando se abre una puerta o una ventana en una habitación donde el fuego arde con fuerza). Se ha determinado que hacen falta 0,6 kg de aire para quemar 1 kg de leña. Debido a la mayor cantidad de aire presente en las ollas grandes, los árboles de hoja caduca arden mejor que las coníferasEstos últimos tienen vasos muy finos cerrados en los extremos (traqueidas). La madera de poros grandes arde mejor que la de poros pequeños. Sin embargo, la densidad de la madera también interviene en este proceso. Cuanto más densa sea la madera, más dura será su combustión y más lentamente arderá, desprendiendo calor durante más tiempo.

Qué especies arden con más eficacia

Las maderas blandas arden más lentamente y desprenden más calor (debido a su mayor contenido en lignina). Otra razón por la que las maderas blandas desprenden más calor es su contenido en resina, que se considera un verdadero combustible. Las maderas duras jóvenes o menos densas arden más rápido y desprenden menos calor. A medida que aumenta su densidad, desprenderán más calor que un volumen similar de madera blanda.

Quemar leña - para calentar, proteger y teñir

Quemar leña para calentar o cocinar es en realidad combustión, ya que se trata de combustión total. Ya he escrito antes sobre quemar madera, pero entonces se trataba de protegerla y teñirla. Los interesados en el método japonés Shou Sugi Ban para proteger la madera al aire libre o resaltar el dibujo natural de la madera quemándola, encontrarán información aquí.

La combustión total de la leña al máximo rendimiento da lugar a agua, dióxido de carbono y cenizas. La ceniza representa entre 0,5 y 1% del volumen de leña seca. Si la leña está demasiado húmeda y es demasiado gruesa o el aire es insuficiente (el tiro no es bueno, la leña se ha dispuesto de tal manera que no deja pasar el aire), la combustión es incompleta, lo que da lugar a gases peligrosos (monóxido de carbono, monóxido de nitrógeno) y humo. El humo es carbono (carbón vegetal) arrastrado por el aire o el vapor de agua antes de quemarse completamente y convertirse en dióxido de carbono.

El calor que desprende la madera quemada no es seco porque durante el proceso se elimina el agua, tanto la de la madera como la de la combustión total de la masa leñosa. Por eso, en las habitaciones con estufa o chimenea de leña, el calor es agradable y no hay sensación de sequedad en las fosas nasales.

Residuos de madera: materia prima para combustibles

También es posible utilizar la madera como combustible sin quemar troncos de árboles, leña en general. Los residuos de la transformación -aserrín, polvo de madera- pueden procesarse y convertirse en fuente de energía. El procesamiento da como resultado briquetas o pellets que se utilizan para alimentar calderas y estufas productoras de calor. Últimamente, los pellets se han convertido en los favoritos porque son ligeros y 10 veces más pequeños que las briquetas, y pueden transportarse neumáticamente hasta la zona de combustión.

Tanto las briquetas como los pellets se producen prensando residuos de madera en dispositivos especiales sin añadir cola. El encolado se realiza debido al contenido de humedad de la madera. Por lo tanto, la madera debe tener un contenido de humedad entre 12 y 15%. Si está más húmeda, debe secarse previamente porque, de lo contrario, se partirá. Además, para un buen encolado, no debe haber corteza en la mezcla. Los procesos tecnológicos y las instalaciones son diferentes, ya que las briquetas se producen a menor presión que los pellets.

Aunque se trata de un tema tan común, espero haber aportado alguna información nueva y útil para usted. Si crees que puede ser de interés para otros, no dudes en compartirla. Si tienes algún comentario, pregunta o añadido, por favor, déjalo en el espacio de abajo.