DISEÑO DE CHIMENEASQUE ES UNA CHIMENEA ? • Se definen como Chimeneas a los conductos construidos para dar salida a la atmósfera libre a gases resultantes de una combustión Elementos para definir una chimenea • Paso de gases • Altura • Tipo de Material Estructural • Tipo de revestimiento interno . • Altura de la chimenea • Composición de gases • Recubrimientos • Fuerzas externas • Especificaciones de construcción local • Medio ambiente .Para tener en cuenta • Catalogo del proveedor • La temperatura máxima de utilización. adaptador TE Cubre aguas PARTES DE UNA CHIMENEA Modulo recto Cono salida libre Soporte regulable . Partes de una chimenea . Partes de una chimenea . Composición de los humos • El humo es el fluido que pasa por la chimenea derivados de la combustión en la caldera CO: Producto de una combustión incompleta O2 Y N2 : Exceso de aire comburente SOX y CO2: Mucho combustibles sólidos en mezcla con aire. . • Velocidad del humo (V): considerada entre 5 y 17 m/s. • Flujo másico (Q). donde se usa una media de 10m/s.Paso de humos Define el diámetro de los tubos de la chimenea. • Temperatura del humo (Th) • (d0) Densidad de los humos a presión atmosférica . kJ/kg – P es la potencia térmica útil del generador. – e es el exceso de aire . – PCI= poder calorífico inferior del combustible.Flujo másico (Q) • Para el calculo del flujo másico de manera efectiva usamos la expresión: Q=1. expresada en Kw. medido en Nm³/kg – PC= poder comburivero. Nm³/kg – Rendimiento de la caldera.2( PF + e PC )(n)P /PCI • Donde: – PF=poder fumígero. • Tiro natural • Tiro forzado • Tiro inducido • Temperatura de humos en la coronación .Altura de la chimenea • Dispersión de humos en atmosfera libre. • Obtención de una depresión en la base. Dispersión de humos en atmosfera Libre: • Se debe seguir la Norma estipulada por la entidad Medio-Ambiental local. • Colombia: Ministerio del Medio Ambiente Norma SINA (sistema nacional ambiental) . 1. Tiro inducido . • Creación de un diferencial de presiones entre la atmosfera y la caldera.Depresión mínima en la base • Circulación del humo proporcionándole energía cinética. • Tipos de obtención de depresión mínima. Tiro forzado 2. Tiro natural 3. Depresión mínima • En general depende de varios factores: ΔP1: la cual vendrá determinado por el tipo de instalación de que se trate. • ΔP2 en la chimenea puede expresarse como un factor de la energía cinética de los humos y de su altura relativa H/D: . . f: factor de fanning. H/D: altura relativa de la chimenea. la depresión necesaria es calculada mediante la siguiente formula: Donde: dH: diámetro Hidráulico.Depresión mínima Para efectos de calculo. H/D: altura relativa de la chimenea. incluyendo la rugosidad media podemos expresarla de la siguiente manera Donde: TH: Temperatura en la base f: Factor de fanning. .Depresión mínima Para efectos de calculo mas prácticos. Mas que todo la diferencia de temperaturas entre el humo y la atmosfera.08 ºC/m. • Perdidas de temperatura en la chimenea es aproximadamente de 0.Tiro natural • Aprovecha el empuje de Arquímedes. • Consideramos temperaturas diferentes. pero uniformes. . para efectos de calculo. Tiro Natural —d0 = Densidad de los humos a 0ºC y 1 atm. Kg/Nm3 —H = Altura de la chimenea. ºC —TH = Temperatura de los humos en la base —P = Presión atmosférica en la base de la chimenea —Po = Presión atmosférica a la altura del mar . m —Ta = Temperatura ambiente. • Desventaja: requiere de consumo de energía eléctrica.Tiro Forzado • Humos aspirados por ventiladores especiales resistentes a las agresiones de los químicas producidas. . • Ventaja: delimita la altura a la exigida por la legislación local. y en la mayoría de casos de un segundo ventilador auxiliar. .Tiro Inducido • Inyectar (inducir) aire ambiente mediante un ventilador para ser expulsada. • Ventajas – Altura no superior exigida por la legislación. – Costos menores en ventilador • Desventaja: – Gastos en energía eléctrica. . Kg/h Cp: calor específico de los humos.Temperatura de humos en la Coronación Tc: temperatura de los humos en la coronación de la chimenea. ºC T : temperatura de los humos en la base de la chimenea. m q : caudal de los gases. Kcal/Kg/ºC U : coeficiente global de transmisión calorífica humos / aire ambiente. ºC Ta: temperatura del aire ambiente. ºC Dc: diámetro exterior máximo de la chimenea. m H : altura de la chimenea. de la pared de la chimenea .Coeficiente global de transmisión calorífica humos • hh: coeficiente de transmisión calorífica humos / pared interior de chimenea • ha: coeficiente de transmisión calorífica aire ambiente / pared exterior de la chimenea • (conductividad térmica / espesor). Material estructural Chimenea mediados siglo XX Chimenea actual Hormigón reforzado . el cual debe considerarse máximo por efectos de seguridad. • Sismos . con carga distribuida debida a la acción del viento.Resistencia Externa • Cargas de uso: – Pasarelas de verificación y mantenimiento de la chimenea • (1KN/m por pasarela(carga excéntrica)+2KN/m carga distribuida) • Viento: – Se calcula como una viga empotrada en un extremo. corrosión y oxidación. • En casos especiales: – materiales borosilicatados por producción acida. . de bajo costo y buena resistencia a la abrasión.Material para revestimiento interior • Común: materiales silico-aluminosos. Determinación de tensiones equivalentes de Von Mises Análisis térmico.Comprobación del diseño Análisis dinámico. Configuración deformada y distribución de tensiones equivalentes de Von Mises . Comprobación del diseño Análisis dinámico. Determinación de frecuencias y modos de vibración. . GRACIAS .