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 se basaba en un "invertido sifón "para atraer los humos calientes del fuego alrededor del deflector. [2] Tenía la intención de producir más calor y menos humo que una chimenea abierta ordinaria, pero logró pocas ventas hasta que fue mejorada por David Rittenhouse . También se la conoce como "estufa de circulación" o "chimenea de Pensilvania".
Historia
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 al revés .
Deflectores en chimeneas
Los deflectores se usaron para alargar el camino que el aire de una habitación o los humos de un fuego tenían que fluir a través de los conductos, lo que permitía que se transfiriera más calor al aire de la habitación o de los humos del fuego. Específicamente, se podrían instalar conductos dentro de la mampostería alrededor de un hogar; El aire fresco de la habitación entraría entonces por el extremo inferior de un conducto, sería calentado por las paredes calientes del conducto, ascendería y finalmente saldría del extremo superior del conducto y regresaría a la habitación. Cuanto más largo sea el camino a través del cual fluye el aire, más calor se transferirá del fuego al aire. De manera similar, cuanto más largo sea el conducto a través del cual deben fluir los humos de un incendio antes de llegar a la chimenea, más calor se transferirá de los humos al aire de la habitación.
El uso de deflectores para extraer más calor de un fuego y sus humos no era nuevo. En 1618, Franz Kessler (c. 1580-1650) de Frankfurt-am-Main, Alemania, publicó Holzsparkunst ( El arte de ahorrar madera ), que presentaba una estufa en la que los vapores de un fuego eran forzados a pasar por cinco cámaras, una arriba el otro, antes de entrar por 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 entró por la abertura inferior de un conducto, se calentó, subió y regresó 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 diseños novedosos para chimeneas. Gauger rodeó el hogar con espacios huecos. Dentro de estos espacios había deflectores. El aire fresco de la habitación entraba en los espacios a través de las aberturas inferiores, se calentaba mientras serpenteaba alrededor de los deflectores de los espacios y regresaba a la habitación a través de las aberturas superiores. [6]
En la estufa de Franklin, se colocó un deflector hueco dentro 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 la parte inferior y en dos orificios a los lados, cerca de la parte superior. El aire entró por el fondo de la caja y fue calentado tanto por el fuego como por los vapores que fluían por la parte delantera y trasera de la caja. El aire caliente luego se elevó dentro del deflector y salió a través de los agujeros en los lados del deflector. [7] El deflector de Franklin cumplía así al menos dos funciones: como la estufa de calefacción de Kessler, alargaba el camino que los humos del fuego debían seguir antes de llegar a la chimenea, permitiendo extraer más calor de los humos; y al igual que la chimenea de Gauger, colocó un conducto cerca del fuego, que calentaba el aire de la habitación por convección.
Sifones invertidos en chimeneas
Algunos experimentadores tempranos razonaron que si un fuego en una chimenea estuviera conectado a la chimenea por un conducto en forma de U, los gases calientes que ascienden a través de la chimenea atraerían 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 chimenea. otra pierna y la chimenea. Esto fue lo que Franklin llamó un "sifón aéreo" o "sifón invertido". [8] Este sifón invertido se utilizó para llevar los humos calientes del fuego hacia arriba y hacia abajo por la parte delantera y trasera del deflector hueco de la estufa Franklin, con el fin de extraer la mayor cantidad de calor posible de los humos.
El primer ejemplo conocido de tal sifón invertido fue la chimenea de Franz Kessler en 1618. [9] El fuego ardía en una caja de cerámica. Dentro de la caja y detrás del fuego había un deflector. El deflector obligó a los vapores 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 debían seguir los humos 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 salir por la chimenea, los vapores y el humo 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 el Foire Saint-Germain anual de París . Su inventor, André Dalesme (1643-1727), la llamó estufa sin humo ( furnus acapnos ). La estufa constaba de un cuenco de hierro en el que se quemaba el combustible. Un tubo se extendía desde el fondo del cuenco y luego hacia arriba en una chimenea. Poco después de encender el fuego en el recipiente, el aire caliente comenzaba a subir por la tubería y luego por la chimenea; esto creó una corriente descendente a través del cuenco, que atrajo el fuego y sus vapores hacia el cuenco. Una vez que se inició el proyecto, fue autosuficiente mientras el fuego ardiera. [11] La estufa de Dalesme podría quemar leña, incienso e incluso "carbón empapado en orina de gato", pero producir muy poco humo u olor. [12] [13] Estos resultados mostraron que los fuegos pueden usarse dentro de una habitación, sin llenar la casa de humo.
La estufa de Franklin contenía un deflector directamente detrás del fuego, lo que obligaba a los vapores del fuego a fluir hacia abajo antes de llegar a la chimenea. Esto requirió un conducto en forma de U en el piso detrás de la estufa, para que los humos pudieran fluir desde la estufa hacia la chimenea. Así, la estufa de Franklin incorporó un sifón invertido.
Investigación y desarrollo de Franklin
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 its Smoaking (1715) - por un inmigrante francés a Inglaterra, Jean Théophile Desaguliers (1683-1744) . En una posdata del libro de Desaguliers Un curso de filosofía experimental (1744), Desaguliers volvió a describir brevemente las chimeneas de Gauger y mencionó su propio trabajo sobre el tema. [14] Franklin leyó los dos libros de Desaguliers [15] 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 había sido desarrollado por el médico holandés Herman Boerhaave (1668-1738), un defensor de las ideas de Isaac Newton. [16] Franklin quería que sus estufas estuvieran disponibles para todos, disfrutando de la apreciación popular de su obra y evitando las patentes . [17] [18] [19] Esta combinación de eventos llevó a que las primeras estufas Franklin fueran fabricadas por hornos Warwick , propiedad de la familia local Van Leer . [20] [21] [22] Dos años más tarde, Franklin escribió un folleto que describe su diseño y cómo funcionaba para vender su producto. [23] Alrededor de este tiempo, 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 invenciones. Creía que “como disfrutamos de las grandes ventajas de los inventos de otros, deberíamos alegrarnos de tener la oportunidad de servir a los demás con cualquier invento nuestro, y esto deberíamos hacerlo libre y generosamente”. [24] 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 pasaba el tiempo y aparecían nuevos diseños de estufas, el uso principal de la estufa Franklin se convirtió en 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.
Diseño de estufa
La estufa tenía aproximadamente 30 pulgadas (76 cm) de alto, con forma de caja. El frente estaba abierto, a excepción de un panel decorativo en la parte superior de la caja. La parte trasera de la caja debía colocarse a unos centímetros del conducto de humos (chimenea). En el panel inferior había varios agujeros para dejar escapar el humo; estos estaban conectados a la chimenea. Los paneles se atornillaron con tornillos de hierro a través de orejas prefabricadas. [25] En el interior había un prisma rectangular pequeño y delgado que empujaría el humo hacia los agujeros. Todos los platos estaban hechos de hierro. [ cita requerida ]
La estufa de Franklin se vendió mal. [26] El problema radicaba en el sifón invertido: el humo tenía que pasar por un conducto frío (que estaba colocado en el suelo) antes de que el humo pudiera entrar en la chimenea; en consecuencia, el humo se enfrió demasiado y la estufa no tuvo un buen tiro. [27] El sifón invertido funcionaría correctamente solo si el fuego ardiera constantemente, de modo que la temperatura en el tiro fuera lo suficientemente alta como para producir una corriente de aire.
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 la estufa Franklin en lugar de la estufa Rittenhouse. [28] La estufa Latrobe más pequeña , a menudo denominada Calentador Baltimore, fue patentada en 1846 y se hizo popular.
Ver también
- Estufa hermética
- Angithi
- Bukhari (calentador) , estufa de leña tradicional de la India
- Calentador de masa de cohetes
- Chimenea Rumford
- Calentador
- Estufa de leña
- Robert Grace
- Samuel Van Leer
Referencias
- ^ LW Labaree, W. Bell, WB Willcox, et al., Eds., Los documentos de Benjamin Franklin (New Haven, Connecticut: Yale University Press, 1959-1986), vol. 2, página 419.
- ^ Samuel Y. Edgerton, Jr., "Suplemento: La estufa Franklin" en I. Bernard Cohen, Ciencia de Benjamin Franklin (Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1990), páginas 204-206.
- ^ Franz Kessler, Holzsparkunst [El arte de salvar madera] (Frankfurt am Main, (América) Anthoni Hummen, 1618), páginas 72 y 80 .
Reimpreso en francés como: François Keslar, Épargne bois, c'est à dire, nouvelle et par ci-devant non commune, ni mise en lumiere, invencion de certains et divers fourneaux artificiels, etc .... [Wood Saver, es decir , el invento nuevo y hasta ahora ni común ni conocido de algunas y varias chimeneas, etc ....] (Oppenheim, Alemania: Jean-Théodore de Bry, 1619). - ^ Kessler, 1618; página 69, figura 25.
- ↑ Louis Savot, L'Architecture Françoise des Bastimens particuliers [La arquitectura francesa de las casas particulares] (1642 ed.) (París, Francia: Sébastien Cramoisy, 1624), Capítulo 25 (páginas 147-151) . Citado en: Tomlinson (1864), páginas 82–83.
- ↑ Nicolas Gauger, La Mécanique du Feu ... (París, Francia: 1713). Citado en: Tomlinson (1864), páginas 88–94; ver especialmente la página 92.
- ^ Edgerton (1990), página 206
- ^ Edgerton (1990), página 204.
- ↑ Franz Kessler, Holzsparkunst [El arte de ahorrar madera] (Fráncfort del Meno, (Alemania): Anthoni Hummen, 1618), página 69, figura 25 ; el calentador se describe en la página 59. La ilustración de Kessler de un sifón invertido se reproduce en: Figura CLIV en la página 177 de Walter Bernan, Sobre la historia y el arte de calentar y ventilar habitaciones y edificios ... (Londres, Inglaterra: George Bell, 1845), volumen 2.
- ^ Charles Tomlinson, Tratado rudimentario sobre calentamiento y ventilación ..., 3ª ed. (Londres, Inglaterra: Virtue Brothers & Co., 1864), páginas 85–86 .
- ^ Ver:
- Tomlinson (1864), páginas 86–87.
- John Pickering Putnam, La chimenea abierta en todas las edades (Boston, Massachusetts: James R. Osgood and Co., 1881), páginas 38–39 .
- "Mr. Justell" ( Henri Justel ) (10 de marzo de 1686) "Un relato de una locomotora que consume humo, mostrado últimamente en la feria St. Germans en París", Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres , vol. 16, página 78 .
- Luego. (1686) "Machine qui consume la fumée, de l'invention du Sieur Dalesme" (Máquina que consume humo, sobre la invención del Sr. Dalesme), Journal des Savants , vol. 14, páginas 116-119 .
- Herman Boerhaave, Elementa chemiae (Los elementos de la química), 2ª ed. (París, Francia: Guillaume Cavelier, 1733), vol. 1, páginas 163-164 e ilustraciones en la placa anterior (en latín).
- Franklin (1786), página 57.
- ↑ Justel (1686), página 78.
- ↑ Un alemán, Johann Georg Leutmann, afirmó haber inventado antes la estufa de Dalesme; sin embargo, el diseño de Leutmann parece inviable. Ver:
- Putnam (1881), página 39.
- Johann Georg Leutmann, Vulcanus Famulans oder Sonderbahre Feuer-Nutzung ... (Würtemberg, Alemania: Zimmermann, 1720). En la edición de 1755 (4ª) del libro de Leutmann, consulte la página 62 (Von den unter sich treibenden Trag-Ofen (Sobre el calentador portátil que impulsa [el humo] hacia abajo)) y la ilustración de la página 169, Fig. 2 .
- Franklin (1786), páginas 58–60.
- The Franklin Stove: "Una invención clásica" , The Science News-Letter . Vol. 20, N ° 548 (10 de octubre de 1931). pag. 230.
- ^ JT Desaguliers, Un curso de filosofía experimental , vol. 2 (Londres, Inglaterra: 1744), páginas 556–561 .
- ^ Edgerton (1990), página 203.
- ^ Edgerton (1990), página 201.
- ↑ James 1874 , p. 54.
- ^ Robeson 1916 , p. 154.
- ^ Eliot 2019 , p. 55.
- ^ Heckscher 1992 , p. 254.
- ^ Snyder, Michael T. (3 de marzo de 2003). "Crónicas de Coventries- El autor / historiador local mira al norte, al este y al sur" . Las noticias de Mercury .
- ^ Jordan, John Woolf (1962). "Madre es ingeniera" . Sociedad histórica de Pensilvania . págs. 1322-1325. ISBN 9780806352398.
- ^ Franklin, Benjamin, un relato de las nuevas chimeneas de Pensilvania inventadas. Filadelfia, Franklin, 1744. págs. 1-42
- ^ Seeger, Raymond John y Benjamin Franklin. Benjamin Franklin, físico del Nuevo Mundo , Oxford: Pergamon, 1973. ISBN 0-08-017648-8 p. 159
- ^ Cohen, I. Bernard y Samuel Y. Edgerton, Jr. Ciencia de Benjamin Franklin . Cambridge, MA: Harvard UP, 1996. ISBN 0-674-06659-6 págs. 205–206.
- ^ Edgerton (1990), páginas 207-208.
- ^ Edgerton (1990), página 209.
- ^ "El desacreditador: ¿Benjamin Franklin inventó la estufa Franklin?" .
Otras lecturas
- Franklin, Benjamin, Descripción de una nueva estufa para quemar carbón y consumir todo su humo . Transacciones de la American Philosophical Society. Vol. 2, (1786), págs. 57–74. Sociedad Filosófica Estadounidense.
- Rogers, Jr. y otros. Franklin Stove. Patente de Estados Unidos 3.213.846 . 26 de octubre de 1965.
- Franklin, Benjamín. "La autobiografía de Benjamin Franklin". Archiving Early America: Material de fuente primaria de la América del siglo XVIII. Web. 14 de noviembre de 2010.
enlaces externos
- 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, Chester County, PA 1er fabricante de la estufa Franklin - Marcador HMdb