Stufe in ghisa: caratteristiche, funzionamento, vantaggi e svantaggi

Caratteristiche e funzionamento delle stufe in ghisa.

Le stufe in ghisa sono manufatti realizzati o rivestiti di ghisa, utilizzati per il riscaldamento di ambienti domestici. Per assolvere tale compito utilizzano l’energia termica prodotta dalla reazione di combustione che avviene in una camera chiusa ermeticamente al loro interno. Sono generalmente alimentate a legna che è un combustibile che ben si adatta alle loro caratteristiche ma ne esistono anche modelli alimentati a gas, a bioetanolo ed elettriche. 

La ghisa è una lega di ferro e carbonio che ha un tenore di carbonio compreso tra 1,9 ed il 6,5%. Può contenere anche piccole percentuali di altri minerali come: silicio, manganese, zolfo e fosforo.

La ghisa si prepara direttamente nell’altoforno per fusione di ossidi di ferro a contatto con strati di carbon coke (si ricava dal carbon fossile per distillazione secca).

E’ una lega molto dura che resiste in maniera ottima alla compressione ma nel contempo è fragile e pertanto è poco resistente sia alla trazione che alla flessione.

Resiste in maniera più che buona alla corrosione e quindi al deterioramento superficiale che avviene nelle leghe metalliche per attacco chimico da parte delle sostanze che vengono a contatto con esse.

E’ poco malleabile sia a caldo che a freddo pertanto si presta poco a lavorazioni industriali quali la laminazione e quindi a manufatti sagomati dopo la fusione. In compenso a temperature elevate è molto fluida e pertanto si presta bene alla produzione per stampaggio (fusione in calchi) di pezzi con forme anche molto complesse.

E’ un buon conduttore di calore ed ha buona capacità termica.

Infine ha un elevato peso specifico (massa della unità di volume).

 Naturalmente le stufe in ghisa possono avere forme, dimensioni e modalità realizzative molto diverse al variare del modello e della azienda che le ha costruite. Ma al di la delle ovvie differenze, che come detto possono essere anche notevoli, hanno tutte dei tratti unificanti che sono proprie della categoria. Queste comuni caratteristiche realizzative possono così riassumersi:

Per chiarire quanto detto facciamo un esempio pratico. Se infatti occorre costruire un parallelepipedo in materiale sagomabile questo può essere realizzato in un unico laminato di forma opportuna e poi con varie piegature/ sagomature lo si chiude realizzando il solido. 

Se invece lo stesso parallelepipedo lo si dovrà fare con materiale non sagomabile come è appunto la ghisa bisognerà fondere sei distinti pezzi come i 6 lati del parallelepipedo e poi assemblarli.

Naturalmente poiché il corpo della stufa non deve lasciar sfuggire nell’ambiente da riscaldare prodotti e fumi della combustione i vari pezzi che lo compongono andranno perfettamente incastrati e serrati tra loro. Per evitare ogni possibile fuoriuscita verranno poi anche utilizzati speciali stucchi refrattari che completeranno la sigillatura dello scatolato che costituirà la stufa.

  • Hanno una camera di combustione molto capiente. La ghisa ha una ottima capacità termica e di conseguenza le stufe costruite con tale materiale accumulano calore durante la combustione e poi lo cedono all’ambiente per irraggiamento. Sono perciò costruite in maniera da sfruttare questa caratteristica e quindi per essere caricate una sola volta  in un giorno. Il calore che si produce viene, infatti, accumulato nella ghisa e poi gradualmente restituito all’ambiente sotto forma di radiazioni elettromagnetiche. Allo scopo di fornire in una sola combustione la necessaria energia termica, che consenta di mantenere la temperatura dell’ambiente più o meno costante nell’arco della giornata, occorrerà fornire all’accumulo una adeguata quantità di calore e quindi bruciare la dovuta quantità di legna. Da qui la necessità di un braciere adeguatamente capiente. In qualche modello per aumentare la capacità di accumulo termico si inserisce tra l’involucro esterno in ghisa e la camera di combustione del materiale refrattario o ceramico.

Approfondisci le caratteristiche delle stufe ad accumulo.

  • Hanno solitamente uno sviluppo verticale. Funzionando per accumulo di calore è necessario che quello prodotto dalla combustione vada perso il meno possibile con i fumi nell’ambiente esterno. Per ottenere tale risultato occorre che i fumi percorrano una lunga serpentina onde cedere al materiale di accumulo la massima energia termica possibile. Tutto questo costruttivamente si realizza, nella maniera più semplice, allungando l’altezza della stufa in maniera da aumentare la lunghezza del giro dei fumi. Per evitare che possano aversi fenomeni condensa nel giro di fumi, la stufa è dotata di una valvola che li invia direttamente al camino bypassando la serpentina. Quando la combustione raggiunge il regime, e quindi i fumi la giusta temperatura di esercizio, la valvola si richiude ripristinando il normale percorso.

  • Hanno il braciere realizzato in maniera da favorire una combustione che si sviluppa in due successive e distinte fasi:primaria e secondaria. Nella combustione primaria la legna brucia alimentata da un primo flusso di aria di combustione detta aria primaria producendo carbone e gas di pirolisi (idrocarburi come ad esempio metano, idrogeno e monossido di carbonio). Nella combustione secondaria un secondo flusso di aria comburente investe dall’alto i gas di pirolisi provocando una ulteriore combustione che rilascerà ulteriore calore, anidride carbonica e vapor d’acqua. La doppia combustione conferisce alla reazione un elevato rendimento termico e riduce a minimo i sottoprodotti inquinanti che andranno dispersi all’esterno. 

  •  Hanno un peso considerevole. La ghisa ha un elevato peso specifico. Inoltre poiché la stufa funziona ad accumulo di calore ha necessità di una massa consistente (la capacità termica è direttamente proporzionale alla massa). Ne consegue che le stufe in ghisa hanno peso considerevole tanto da superare facilmente i 300 chilogrammi.

  • Necessitano della canna fumaria. Come già detto la grande maggioranza delle stufe di ghisa brucia legna e nonostante la combustione a due stadi sia pulita è comunque necessario convogliare i fumi all’esterno e quindi è necessario un camino che li convogli sul tetto dell’edificio.

Pro e contro di queste stufe realizzate con la lega di ferro e carbonio.

Le caratteristiche che fanno propendere per l’acquisto di una stufa in ghisa sono:

  • Buona resa termica e quindi costi di gestione molto contenuti in particolar modo nelle stufe alimentate a legno. In queste la doppia combustione assicura bassissima percentuale di materiali incombusti e quindi un elevato rendimento. Il lungo giro di fumi consente poi un elevato scambio termico con l’accumulo riducendo a percentuali minime il calore disperso all’esterno. L’elevata resa termica e l’ottima capacità di accumulo della ghisa consentono di avere una temperatura più o meno costante nell’ambiente da riscaldare con un sol carico giornaliero di legna. Cosa che abbatte notevolmente i costi di esercizio.

  • Combustione pulita, ecologica e con scarso impatto ambientale. Tutto ciò è particolarmente vero quando la stufa a ghisa è alimentata con legna. In questo caso infatti le uniche emissioni nell’ambiente esterno saranno CO2 ed H2O (anidride carbonica e vapor d’acqua). Ed inoltre l’anidride carbonica emessa sarà quantitativamente uguale a quella sottratta dall’atmosfera dalla pianta da cui viene il legno bruciato. Pertanto il bilancio dei gas serra immessi in atmosfera sarà nullo. Cosa che non accade con combustibile a gas che ha origine fossile e quindi proveniente da una foresta sepolta milioni di anni fa.

  • Notevole comfort dell’ambiente riscaldato. E’ una diretta conseguenza della cessione di calore per irraggiamento delle stufe in ghisa. E’ noto che trasmissione di calore per irraggiamento è il sistema di riscaldamento più salubre e comfortevole ottenibile, infatti poiché riscalda gli oggetti, posti a vista della stufa, lasciando invariata la temperatura dell’aria, non vi saranno moti convettivi e quindi circolazione d’aria, né circolazione di polveri, né stratificazione di temperatura nella stanza.

  • Scarsa manutenzione periodica. La combustione pulita e l’elevata robustezza della lega in ghisa fanno si che la stufa richiede, almeno nel periodo breve, una manutenzione pressoché nulla tranne per il periodico svuotamento del cassetto per la raccolta della cenere.

I contro di una stufa in ghisa sono invece:

  • Elevato costo del manufatto. L’elevato numero di pezzi fusi con cui è realizzata una stufa in ghisa e l’elevato peso incidono considerevolmente sul costo del prodotto.

  • Peso considerevole. La rende difficilmente trasportabile ed una volta installata difficilmente spostabile.

  • Necessità di un tempo congruo e comunque non brevissimo per l’entrata a regime. La stufa in ghisa come continuamente ripetuto funzione ad accumulo ed ha massa notevole per cui necessita di un tempo congruo di accumulo di energia termica per poter iniziare a funzionare a pieno regime. Per tale motivo le stufe in ghisa non si prestano alle necessità di dover disporre di calore in tempi rapidi ed ad un riscaldamento discontinuo.

  • Necessità di un minuzioso rodaggio iniziale. La stufa in ghisa mal sopporta, pena l’incorrere in lesioni e fessurazioni, severi e rapidi sbalzi termici. Inoltre la presenza degli stucchi refrattari che servono da guarnizione di tenuta nell’assemblaggio dei pezzi la rendono ancor più sensibile alle repentine dilatazioni termiche e quindi a rapidi sbalzi di temperature. Per evitare questi inconvenienti la stufa in ghisa richiede un periodo iniziale di rodaggio. Rodaggio che si effettua facendo riscaldare l’apparato con carichi di legna man mano crescenti fino alla carica massima e facendolo raffreddare lentamente.

A cosa fare attenzione quando si acquista una stufa in ghisa?

Una stufa in ghisa ha un discreto costo per tale motivo la sua scelta va fatta con massima oculatezza e quindi.

  • Va scelta con una potenza che sia adeguata alla cubatura dell’ambiente da riscaldare. La cubatura dell’ambiente si ottiene moltiplicando i metri quadrati della sua superficie per l’altezza che in media è di 2,5 metri. Ottenuta la cubatura la si moltiplica per un coefficiente empirico che mediamente è compreso tra 0,040-0,060 e si otterrà la potenza espressa in KW della stufa. Poiché tale valore è indicativo è buona norma maggiorarlo di un 10% e poi procedere all’acquisto.

  • Va attentamente valutato che sia priva di difetti costruttivi. Per effettuare detta valutazione bisogna constatare:

    • il serraggio della porta di caricamento che deve risultare a perfetta tenuta;

    • eventuali rugosità esteriori dei vari pezzi che la compongono: la loro presenza è un chiaro segno di un difetto di fusione;

    • tenuta degli stucchi refrattari di assemblaggio, si valuta introducendo una torcia accesa all’interno della stufa e costatando eventuali fuoriuscite di raggi luminosi.

Informazioni Sugli Autori: Dottor Giuseppe Travaglione

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