Ventana de chimenea: ¿Se puede influir en la rapidez con que se acumula el hollín?

Question

Lo siento por una pregunta tan estúpida, pero después de buscar en Google durante media hora sé dos cosas

1. Hay al menos un trillón de páginas, blogs y artículos sobre cómo mantener limpia la ventana de la chimenea o cómo limpiarla.
2. No hay ni una sola página que explique lo que busco y que no haga afirmaciones sin respaldarlas con hechos científicos.

Por lo tanto, he aquí la forma abreviada de mi pregunta: Suponiendo que tengo una chimenea con una ventana, que se ve así después de un tiempo:

Suponiendo además que puedo mantener todos los demás factores constantes (como el tipo de madera, la temperatura del fuego, etc.), ¿hay algo que pueda aplicar/hacer en la ventana limpia para evitar la formación de hollín durante más tiempo?

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La razón por la que pregunto es este artículo con el que me tropecé, que afirma que el almidón de maíz normal se puede utilizar para llenar los poros del vidrio . Esto me dejó con más preguntas

• ¿tiene cada vaso (especialmente el mío) poros con un tamaño en el que quepan partículas de almidón? He leído en alguna parte que el almidón tiene un diámetro de entre 2-170 µm según el tipo.
• ¡Estoy haciendo un fuego donde quemo leña! ¿Por qué el almidón no se quemaría simplemente y crearía él mismo el hollín?
• En sabemos desde hace tiempo Hacer que una superficie sea realmente lisa no significa que se mantenga limpia. Con un tamaño de 10-20 µm de las papilas de loto, parece estar en el mismo rango que el almidón.

Y para los diligentes, aquí dos subpreguntas más:

• ¿Cómo funciona la construcción de hollín? Es decir, ¿por qué el hollín se pega tanto a la ventana? Al fin y al cabo, sólo son pequeñas partículas que fluyen y se posan en la ventana. (Sé que se llama ardiendo en pero, ¿cómo actúa el calor sobre una partícula ya quemada?).
• ¿Existe alguna relación con los poros (si los hay) del vidrio en este proceso?

Actualización

Después de usar mi chimenea un invierno, me gustaría hacer una recomendación basada en mi experiencia hasta ahora. Lo importante es que puedo quitar fácilmente la ventana de mi chimenea para limpiarla. En caso de que la ventana esté fija, la limpieza podría resultar un poco engorrosa. Permítanme reducirlo a 3 consejos:

• Mi método actual es utilizar un limpiador para vitrocerámicas. Funciona a las mil maravillas. Por si alguien quiere saber el producto concreto: es un piedra de limpieza para cerámica de clase que probablemente sólo esté disponible en Alemania, pero supongo que algo similar puede encontrarse en todo el mundo. Esta cosa viene con una esponja y sólo tienes que frotar la esponja húmeda un par de veces sobre el limpiador para aplicar un poco. Limpiar la ventana con esto se hace en menos de un minuto, incluso si hay mucho hollín.

• Si no quieres invertir dinero, el método de limpieza más sencillo y muy eficaz es utilizar la propia ceniza para fregar la ventana. Simplemente coge agua y un periódico, si es posible moja la propia ventana o mejor enjuágala con agua. Coge una hoja de periódico, mójala y aplica ceniza directamente de la propia chimenea. Es realmente sorprendente lo fácil que se puede fregar el hollín con este método.

• Último consejo: ¡calor! Como ya se ha dicho en la respuesta aceptada, el hollín es básicamente la deposición de productos de combustión incompletos procedentes de una llama . No hay duda y lo he comprobado muy a menudo: una ventana sucia se puede limpiar parcialmente haciendo un fuego caliente con madera muy seca y mucho aire. Por lo tanto, trata de llenar tu cuarto de fuego con la mayor cantidad posible de leña, abre todas las válvulas de aire y deja que arda durante un rato.

Answer 1

No tengo chimenea ni estufa de leña, así que no tengo una técnica práctica que sepa que funciona para evitar la acumulación de hollín en el cristal, pero puedo responder a algunas de tus preguntas sobre el cristal y el hollín. Para empezar, debo añadir una advertencia: mientras que muchas chimeneas utilizan ventanas de vidrio templado, las estufas de leña suelen tener ventanas de vitrocerámica para soportar el aumento de calor. En cuanto a las propiedades de la superficie, la vitrocerámica no difiere mucho del vidrio normal.

¿tiene cada vaso (especialmente el mío) poros con un tamaño las partículas de almidón? He leído en alguna parte que el almidón tiene un diámetro entre 2-170 µm dependiendo del tipo.

Aunque existen técnicas especiales para fabricar vidrios porosos, el vidrio normal no lo es y el vidrio flotado (la técnica estándar para fabricar cristales planos) produce piezas bastante lisas incluso sin pulir ( cientos de nm pico a pico ), por lo que probablemente las partículas enteras de almidón no se quedan pegadas en la superficie del vidrio y la rugosidad de la superficie probablemente tiene poco impacto en la adhesión del hollín en este caso.

¡Estoy haciendo un fuego donde quemo leña! ¿Por qué la estrella no quemar y crear por sí mismo el hollín?

A menos que la llama llegue hasta el cristal, es probable que no se caliente lo suficiente como para quemar el almidón (si es que lo hay). En ese sitio no se compara directamente con la no aplicación de almidón, por lo que no está claro si hay alguna diferencia.

¿Cómo funciona la construcción de hollín? Quiero decir, ¿por qué el hollín se pega tan fuerte en la ventana? Después de todo son sólo pequeñas partículas que fluyen alrededor y aterrizando en la ventana. (Sé que se llama quemar en, pero ¿cómo lo hace funciona el calor en una partícula ya quemada).

El hollín es básicamente la deposición de productos de combustión incompletos procedentes de una llama. Una llama de madera tiene un aspecto amarillo o anaranjado porque se incandescencia diminutas partículas de carbono en su mayor parte. El oxígeno no es suficiente para quemar completamente el carbono del combustible. $\ce{CO2}$ Así, la combustión da lugar a moléculas de carbono en diversos estados de oxidación, desde pequeños polímeros hasta carbono elemental. En realidad, estas especies sólo son estables como gases dentro del calor de la propia llama, por lo que se depositan fácilmente sobre superficies frías, como el cristal de la ventana. Muchas estufas de leña modernas parecen tener " lavado por aire " que hacen pasar el aire por el interior de la ventana para reducir la cantidad de hollín que puede llegar a la superficie.

Lo que realmente se deposita como hollín es un mezcla compleja Pero lo que emite la llama depende de la cantidad de aire disponible y de la temperatura de la llama (ambas están relacionadas entre sí). Si se aumenta el suministro de oxígeno, se favorece una combustión más completa, por lo que se forman menos especies de carbono que puedan depositarse como hollín. La temperatura que se alcanza influye en la composición de las partículas de hollín: las temperaturas más altas producen más compuestos alifáticos y menos aromáticos. El significado práctico es que reducir la intensidad de la llama limitando el oxígeno puede aumentar enormemente la producción de hollín (y puede tener algún efecto sobre su adherencia al vidrio, aunque no he encontrado nada concreto al respecto).

De las fuentes no científicas que he ojeado, parece ser bien sabido que la acumulación excesiva de hollín puede deberse a un combustible húmedo o a un flujo de aire bajo y que encender un fuego muy caliente puede ayudar a que el hollín sea más fácil de eliminar. En cuanto al almidón de maíz, es posible que deje algún depósito que dificulte la adherencia del hollín (hay limpiadores comerciales que afirman dejar una película que facilita la eliminación del hollín), es posible que el hecho de aplicarlo elimine el hollín existente que es demasiado pequeño para verlo pero que el hollín nuevo también se adhiere fácilmente, o es posible que no haga nada. Tal vez quiera probar a aplicar almidón de maíz en la mitad de una ventana recién limpiada para ver si se nota la diferencia.

Answer 2

Excelente pregunta. Yo mismo me la he estado planteando. Me mudé a Noruega hace tres años. Antes de eso, nunca había tenido una estufa de leña en ninguno de los lugares en los que había vivido. Ahora, nuestras principales fuentes de calor son las estufas de leña con unidad eléctrica para las épocas más frías. Para mí ha sido una experiencia de aprendizaje que me ha resultado fascinante, ya que he cursado estudios superiores de Biología y Química (además de tener ligeras tendencias pirómanas).

Para responder a su pregunta... He descubierto que la deposición de hollín en las puertas de cristal depende de la composición de la madera. Más resina significa más hollín en la puerta. También hace que el hollín sea difícil de eliminar. El pino es el peor, seguido de cerca por el abeto. La madera dura es la mejor. Mis favoritas son el haya y el olmo, pero ambas son difíciles de conseguir. Yo suelo utilizar abedul y sauce. Aunque he tenido un pequeño golpe de suerte: uno de nuestros viejos olmos se vino abajo en las tormentas otoñales de este año. Es una pena, porque me gusta mucho el árbol, pero me alegraré de poder utilizarlo. Suelo utilizar una mezcla de coníferas y maderas duras. Tenemos un exceso de las primeras. Se queman muy fácil y rápidamente, por lo que son buenas al principio. La madera dura viene después, una vez que tengo una buena colección de brasas y el horno se ha calentado adecuadamente. pero divago... El almidón es combustible, por lo que una vez aplicada la capa y quemado el fuego, la estructura química habrá cambiado. El proceso se llama La Reacción de Maillard. Usted encontrará un montón de artículos sobre eso en línea. Los productos de la reacción de Maillard tienden a ser de color marrón, por lo que la película de almidón tendría que ser muy fina para que se viera. También suelen tener un carácter hidrófilo. Si efectivamente hay poros, éstos acabarán siendo bolsas de productos hidrófilos de la reacción de Maillard. La resina de las coníferas se compone principalmente de compuestos hidrófobos. (He encontrado este fascinante artículo que da detalles sobre ellos y su estructura. También habla de los productos de tratamiento a alta temperatura. Véase el texto alrededor de la Fig. 2.1 en "Chemical Investigations of the Organic Embalming Agents empleados en la momificación del antiguo Egipto". https://research-information.bristol.ac.uk/files/34498395/396674.pdf ) Hidrófobo e hidrófilo se repelen mutuamente, piense en aceite en agua. Por lo tanto, si esta teoría de los poros y el almidón es cierta, lo más probable es que la repulsión mutua sea el factor que influya en la tasa de deposición de hollín. Sin embargo, tengo que decir que lo dudo porque el almidón es combustible. Habrá mucho oxígeno y calor para facilitarlo.

Como ya se ha dicho, un flujo de aire elevado y la disponibilidad de oxígeno evitan la acumulación de hollín. Esto se debe a que se permite que la reacción de combustión de la resina se complete por completo. Por eso, como habrás notado, un fuego fuerte más tarde limpia el cristal. Básicamente, termina el trabajo.

Proporcionar el flujo de aire adecuado es un arte que aún no domino. Depende de la presión del aire y del viento, así como de la anchura de los orificios de ventilación del hornillo. Mi padrastro sólo quema con los orificios de ventilación totalmente abiertos. Lo ha hecho toda su vida, así que quizá tenga razón. Sin embargo, creo que su método desperdicia mucho combustible y calor, ya que la leña se quema muy rápido y las corrientes de aire expulsan gran parte del aire de la habitación, que es sustituido por aire frío del exterior. Así que intento encontrar el equilibrio.

Para la limpieza, utilizo una aspiradora con un rascador de plástico para empezar (reduce el desorden), luego una lanza de vapor (elimina la mayor parte) y, por último, un limpiador de hornos (elimina los depósitos pegados más duros). Funciona de maravilla. Me gusta la idea de utilizar la ceniza. Gracias.

Por cierto, he llegado a este mensaje del foro a través de Google. Estaba muy bien clasificado. Así que gracias por preguntar y gracias por su actualización.