Diseñar un horno ladrillo a ladrillo

Un horno es un problema de ladrillos antes de ser un problema de calor. El calor lo resuelves después, con resistencias o un quemador. Primero tienes que apilar los ladrillos para que los muros se sostengan, el techo aguante su propio peso y las esquinas no se abran a 1000 °C (1832 °F). Acertar con el conteo te ahorra dinero en la tienda. Acertar con el aparejo te ahorra disgustos un año después, cuando un muro levantado con juntas continuas empieza a agrietarse a lo largo de ellas.

El constructor de hornos trata un horno exactamente así: como una pila de ladrillos. Introduces las dimensiones interiores y un tamaño de ladrillo, y coloca cada ladrillo, aplica cada corte de sierra y cuenta lo que necesitas comprar. Este artículo te muestra cómo manejar la herramienta y luego explica la albañilería que modela cada forma y por qué las reglas funcionan como funcionan.

Cómo usar la herramienta

Elige una forma

Cuatro botones en la parte superior eligen el tipo de horno: cuadrado (una tapa plana con una puerta frontal de boca completa), arco de bóveda, catenaria y redondo (un cilindro de carga superior con una tapa que se levanta). Cada forma tiene sus propias entradas de dimensiones y cada una recuerda su propia configuración. Cambia de cuadrado a catenaria y de vuelta, y tu diseño cuadrado seguirá ahí. El modelo 3D se reconstruye mientras escribes, así que un cambio en el ancho o en la elevación aparece en la cámara al instante.

Los campos de dimensiones varían según la forma porque la geometría varía. El cuadrado toma ancho, profundidad y altura. El arco de bóveda toma una altura de muro y una elevación por pie de ancho. La catenaria toma un ancho y una elevación como porcentaje del ancho. El redondo toma un radio interior y una altura. Toda dimensión es una dimensión interior, el espacio que realmente cargas, así que los muros crecen hacia afuera a partir de lo que introduces.

Lee el conteo de ladrillos y el costo

La barra lateral derecha suma los ladrillos por componente (muros, arco, puerta, tapa) y un total. Un campo de precio por ladrillo convierte ese total en un costo.

El conteo tiene dos modos, que se alternan con el interruptor. Optimizado aplica optimización de cortes: la herramienta agrupa las piezas cortadas, las ordena por su dimensión sobrante y las empaqueta sobre ladrillos enteros de origen. Contabiliza 1/8 in de pérdida por corte y reutiliza un recorte solo si mide al menos el 25% de un ladrillo y es lo bastante largo para servir. Esta es la cuenta que hace un constructor con una sierra de agua y un montón de retazos. Conteo máximo trata cada ladrillo parcial como uno entero. Si no vas a cortar, o quieres una cifra conservadora para comprar, usa Máximo.

Configura la disposición

Un puñado de interruptores controla cómo se disponen los ladrillos.

Solo ladrillos enteros ajusta cada dimensión a un múltiplo de ladrillo, para que el modelo nunca corte un ladrillo parcial para cerrar una fila. Tener en cuenta el mortero dispone los ladrillos con una junta entre ellos, con 1/16 in por defecto. El interruptor de cáscara exterior envuelve la cámara en una segunda hoja, contada como su propia parte. Los interruptores de puerta y tapa ocultan el cierre desmontable para que puedas ver la abertura de carga que hay detrás. El deslizador de explosión separa las filas para mirar dentro del muro, y el cubo de vista encuadra la cámara sobre una cara cuando haces clic en ella o gira el modelo cuando lo arrastras.

Exporta

Cuando el diseño está listo, el panel de exportación lo saca. SVG y PNG renderizan como archivo el estilo de dibujo actual (línea de tinta, boceto, color plano o sombreado 3D). El PDF detallado es una hoja de construcción imprimible: tres vistas ortográficas (frontal, lateral, superior), líneas de cota y una leyenda de ladrillos vinculada al conteo. Enviar a la calculadora de energía lleva las dimensiones interiores a la siguiente herramienta, para que no las vuelvas a introducir.

La albañilería que modela

La herramienta es fiel a la albañilería de The Kiln Book, de Frederick Olsen. Cada regla que sigue está tomada de ese libro, y cada forma de la herramienta es un ladrillo estándar con cortes de sierra aplicados. No colocas dovelas ahusadas: cortas ladrillos. El modelo funciona igual.

Aparejo a soga y las esquinas

Los muros rectos usan aparejo a soga: cada fila se desfasa media longitud de ladrillo respecto a la de abajo, de modo que ninguna junta vertical recorra el muro de forma continua. Ese desfase es estructural. Una junta continua es una grieta esperando a abrirse; el desfase obliga a cualquier grieta a escalonarse, y escalonarse le cuesta energía. Olsen lo muestra en la Fig. 2-5, donde “ninguna junta corre en línea recta sobre otra”.

En las esquinas la herramienta alterna los ladrillos de esquina (quoin). En las filas pares el muro lateral atraviesa y se apropia de la esquina; en las filas impares el muro trasero extiende una soga completa a través de ella. La alternancia entrelaza los dos muros entre sí para que la esquina no pueda separarse. La pieza cortada que cierra cada fila va al extremo que elijas con el control de lado del ladrillo corto, o alterna por fila.

Arco de bóveda: cuñas y el riñón

Un arco de bóveda arranca desde dentro del muro, así que abarca todo el ancho interior. Se eleva a un ritmo que fijas en pulgadas por pie de ancho. Olsen da elevaciones de riñón estándar desde 1.5 in por pie (el mínimo, un filo de pluma) hasta unas 3 in por pie, y señala que los arcos de cámara suelen ser más pronunciados, de 4 a 6 in por pie con un ancho de 4 a 8 ft.

Cada ladrillo del arco es una dovela, una cuña cortada con dos planos radiales que pasan ambos por el centro del arco. Cortar sobre el centro, en lugar de sobre el propio canto del ladrillo, hace que las dovelas contiguas compartan el mismo plano, de modo que asientan una contra otra a lo largo de toda la junta. La primera dovela apoya sobre el riñón, un ladrillo de coronación de muro cuya cara superior se corta al ángulo de arranque, y el arco asienta a ras sobre esa inclinación. La fuerza de un arco de bóveda baja y empuja hacia afuera contra los muros, y por eso el riñón lo ata al muro y por eso el muro se levanta más allá de la línea de arranque antes de girar el arco. La dovela clave de la corona se corta y se rectifica para que encaje, y luego se coloca un poco por debajo de sus vecinas, según la Fig. 2-21 de Olsen.

Catenaria: la cáscara que se sostiene sola

Una catenaria es la curva que forma una cadena cuando cuelga de dos puntos. Inviértela y la misma curva se yergue en compresión pura, sin flexión en ningún punto de su recorrido. Por eso un horno de catenaria no necesita riñón ni muro de contrafuerte: el arco contiene los muros y el techo en una sola curva, y el empuje corre a lo largo de la curva hasta el suelo. La herramienta calcula la catenaria verdadera, y = a·cosh(x/a), luego recorre el arco exterior y coloca una dovela cada ancho de ladrillo. En los pies los ladrillos se paran de canto y sus caras superiores se recortan al ángulo del pie, para que la cáscara asiente a ras, la misma idea que el riñón del arco de bóveda. Los ceramistas suelen construir la catenaria con una proporción de elevación a ancho de alrededor de 1:1, que es el valor por defecto de la herramienta.

Redondo: en bandas, no con mortero

El constructor de redondos hace un cilindro de carga superior. Cada ladrillo se corta en cuña hacia un círculo verdadero con dos planos radiales que pasan por el eje vertical, colocados de modo que la cara interior quede a ras con la cámara y el ahusado se abra en la cara exterior. Un muro redondo se mantiene unido en compresión, ceñido con un aro de acero, así que Olsen levanta los muros de ladrillo circular en seco y en bandas, “sin necesidad de mortero”. Por defecto la herramienta apila los ladrillos en columnas verticales alineadas, el aspecto de un horno en bandas. Desmarca columnas alineadas y rompe las juntas en aparejo a soga, siguiendo la Fig. 2-13 de Olsen, que levanta muros curvos con las mismas juntas alternadas que los rectos. En ambos casos el conteo es el mismo.

Por qué la junta de mortero es fina

El ladrillo refractario aislante (IFB) es blando, poroso y ligero. Aísla porque es casi todo aire, así que admite una junta ligera, no una cama gruesa. Olsen da 1/32 in para el IFB y hasta 1/16 in para el ladrillo duro, extendido fino con la llana y golpeado para asentarlo. Una junta gruesa sería un puente térmico y una línea débil a la vez. La herramienta usa por defecto 1/16 in de mortero cuando lo activas.

Una regla que el modelo sigue en silencio: un muro de dos hojas va atado, no con junta. Cuando añades una cáscara exterior, las dos hojas topan una contra otra y se adhieren, sin espacio de mortero entre ellas; Olsen ata la hoja de respaldo a la cara caliente cada cuarta a sexta fila en lugar de dejarla flotando sobre mortero. Y como la clave de un arco carga con todo el anillo, se corta para que encaje en vez de dejarla como un ladrillo entero, y por eso la herramienta la rectifica y la asienta baja.

Lo que sigue: cuánta potencia necesita

Una vez resuelto el problema de los ladrillos, empieza el problema del calor. Conoces las dimensiones interiores, el espesor del muro y el volumen que tienes que llevar a temperatura. La calculadora de energía toma el relevo desde ahí y calcula cuánta potencia consume el horno para mantener el calor y con qué rapidez sube. Si enviaste tus dimensiones desde el panel de exportación, ya están cargadas. El artículo Cómo funciona la calculadora de energía recorre el modelo térmico que hay detrás.

Fuentes

• Olsen, Frederick. The Kiln Book (3.ª ed.). Aparejo a soga y la regla de que ninguna junta corre en línea (Fig. 2-5); esquinas de ladrillo de esquina alternado; cuñas de dovela y geometría del arco de bóveda (Figs. 2-19, 2-21); elevaciones de riñón; la catenaria como cadena colgante invertida (Fig. 2-27); traba del muro curvo redondo y ceñido con acero (Figs. 2-13, 9-18); juntas de mortero (1/16 in para ladrillo duro, 1/32 in para IFB) y muros de dos hojas atados en vez de con junta.
• Lou, Nils. The Art of Firing. Construcción de la puerta del Minnesota Flat Top (MFT), con el solape de 4.5 in / 2.5 in en los muros laterales y el techo.