Chimenea para una sala de calderas: cálculo de altura y sección según normas técnicas.

La función principal que debe realizar una chimenea para una sala de calderas es eliminar los gases de combustión de las calderas a la atmósfera y dispersarlos en este espacio. También tiene una función adicional: deben crear una tracción natural resultante de la diferencia entre la temperatura en el horno y el exterior.

Le presentaremos las variedades de canales de humo, cuya clasificación se basa en las características de diseño y el material de las tuberías. Aquí aprenderá cómo calcular parámetros geométricos utilizando un ejemplo específico. Nuestros consejos ayudarán a determinar el tipo y tamaño de la chimenea.

Tipos de chimenea

En las salas de calderas grandes, el tiro natural no puede proporcionar una combustión completa, aquí se ve obligado a crear usando bombas de humo. El proceso de combustión y la descarga de sus productos a la atmósfera deben causar el menor daño al medio ambiente y no causar situaciones de emergencia como resultado de una presión en los hornos que excede la norma.

Estructuralmente tuberías para salas de calderas son muy diferentes entre sí tanto en el tipo de estructura de soporte como en el material de fabricación. Según el primer signo, se distinguen varios tipos de tuberías.

Tubos de caldera autoportantes

Dichas estructuras verticales son de barril simple o múltiple. Desvía los productos de combustión de las salas de calderas y las calderas.

Se usan independientemente del tipo de combustible, pero están sujetos a ciertos requisitos:

1. La temperatura de los gases de combustión que pasan a través de las tuberías autoportantes no debe superar los 350 grados C.
2. Los productos de combustión no deben ser químicamente agresivos.
3. La carga de nieve óptima para estructuras autoportantes es de 250 kg por kV. cm, viento - 30 kg por kW. ver en las condiciones de la II región eólica.

Se instala una tubería autoportante en el techo y se fija dentro del edificio. Sus características de diseño ofrecen la posibilidad de transporte e instalación en el lugar, como consta de secciones separadas, que son de 3 capas tubos sandwich. La estructura se une a la base mediante anclajes.

Dentro de la tubería hay una capa hecha de acero duradero, no susceptible a las sustancias liberadas durante la combustión. La capa exterior protege de la intemperie.

Las chimeneas para grandes salas de calderas suelen ser autosuficientes. Este edificio, construido sobre un proyecto individual y que tiene su propia infraestructura.

Los parámetros de las estructuras de humo deben cumplir con los requisitos establecidos en los documentos reglamentarios. Su cálculo se basa en factores como el número de calderas, la potencia, el tipo de combustible. Se deben tener en cuenta los estándares de emisión. En algunos casos, las chimeneas están equipadas con una plataforma, una escalera, una escotilla de inspección y una barrera de luz.

Construcciones de columna de humo

Este tipo de tubería consiste en una carcasa exterior hecha de acero con alto contenido de carbono y troncos internos de diferentes diámetros hechos de acero inoxidable insertados en ella para extraer gases. El diseño se fija en la canasta de anclaje, se vierte en la base. Puede haber 1 o varios. Para evitar que la condensación se asiente en el interior, use aislamiento térmico.

Parte del tubo de columna. Aquí, en una sección, se puede ver que se colocan varios troncos de varios diámetros de acero inoxidable dentro

La ventaja de esta solución de diseño es una larga vida útil, la posibilidad de conectar varias calderas. Se elige el grosor del acero y la marca, a partir de la temperatura y la agresividad de los productos de combustión.

El diámetro de cada barril puede alcanzar un metro y medio, y si planean usar un conducto de gas común para varias calderas, entonces es necesario un diámetro de aproximadamente 3 m. Para evitar la condensación, los troncos están cubiertos con aislamiento térmico.

Características de las chimeneas de fachadas y fachadas.

Instalan chimeneas cercanas al frente para calderas conectadas a la casa o empotradas. Sujételos a la pared del edificio usando soportes. Los componentes de la chimenea son baúles y un marco o sujetadores de anclaje.

El barril tiene 3 capas: el interior es de acero inoxidable, luego el aislamiento térmico y el acero galvanizado. Las tuberías están diseñadas para salas de calderas, donde las calderas funcionan con gas o combustible líquido.

Muy a menudo, las tuberías de fachada se colocan a lo largo de la pared exterior del edificio.Al elegir un grado de acero y el espesor de la pared de la tubería, se tiene en cuenta la composición química de los gases de escape y su temperatura.

Las tuberías cercanas a la fachada y la fachada transfieren la carga de peso a través de una base más baja adicional y enrollan a través de sujetadores de amortiguación de vibraciones. Este tipo de chimenea, en términos de costos de material, es el más económico debido a la falta de estructuras de carga y una base sólida.

El sistema modular utilizado para crear los respiraderos proporciona un reemplazo sencillo de las piezas dañadas.

Tubos de armadura

Dicha construcción metálica consiste en tuberías fijadas en una columna duradera tipo truss autoportante. La granja, a su vez, se fija en una cesta de ancla, se vierte en los cimientos. Las chimeneas de celosía son adecuadas para su uso en regiones con condiciones sismológicas peligrosas.

El diseño del tipo de granja incluye de 1 a 6 troncos. La columna está hecha de tubo enrollado. Una tubería de perfil puede tener un cuadrado o un triángulo en sección transversal. Depende del número de troncos.

Para evitar la corrosión, las salidas de gas están recubiertas con una imprimación y luego pintadas.

El maletero para gases de escape está compuesto por módulos que constan de 3 capas:

• contacto interno directamente con los productos de combustión y de acero inoxidable de grados especiales;
• 5-6 cm de espesor, desempeñando el papel de aislamiento térmico;
• externo, protegiendo la capa aislante de los efectos negativos del medio ambiente.

Para recubrimientos anticorrosivos, se utilizan pinturas que contienen un gran porcentaje de zinc. En algunas estructuras dentro de la columna puede haber escaleras y plataformas que facilitan el mantenimiento. Los elementos estructurales de las tuberías de este tipo son relativamente livianos y esto facilita tanto su trabajo de transporte como de instalación.

Tubos de chimenea de mástil

El elemento central del tubo del mástil es una torre de soporte: tres o cuatro mástiles, a los que están unidas las chimeneas. Todos los nodos de la estructura se ensamblan sobre la base de una almohada de concreto, comenzando desde la parte inferior y subiendo gradualmente. Use una junta de remache durante el montaje o use tornillos autorroscantes.

La estructura de soporte del tubo del mástil se ensambla a partir de perfiles de acero interconectados por tirantes y esquinas. Con su base, la columna descansa sobre la base y la fija con anclajes.

Por lo general, los elementos individuales se transportan al sitio de instalación y se ensamblan como diseñador. Este proceso lleva muy poco tiempo, unas pocas horas. La chimenea puede alcanzar una altura máxima de 28,5 m. Los nervios de estabilidad son provistos por refuerzos: alambres de acero con una sección transversal de 1.6 a 2 cm. Compensan la acción de las fuerzas transversales.

Materiales para la construcción de tuberías de calderas.

Los sistemas de escape de humo están construidos con varios materiales: ladrillo, acero, cerámica, polímero. Chimenea de ladrillo, construido sobre estufas de ladrillo y chimeneas, tiene buena resistencia mecánica, excelente capacidad térmica, un grado bastante alto de seguridad contra incendios.

Los inconvenientes de estos diseños también son muchos, por lo tanto, en la construcción moderna, las chimeneas de ladrillo se encuentran cada vez menos. Los documentos reglamentarios limitan la altura de las tuberías de ladrillo a 30-70 m, y el diámetro de 0.6-8 m.

En las paredes de una tubería de ladrillo con muchas protuberancias y huecos en el interior, siempre hay mucha condensación, hollín que contiene óxidos de azufre. Este último, al reaccionar con el agua, forma ácidos que destruyen activamente el ladrillo.

Las asperezas de la superficie, el estrechamiento del paso como resultado de un aumento gradual de la capa de hollín, causan una disminución en la velocidad de paso del humo y tracción de vuelco en el conducto de la chimenea

Más resistente a la condensación y a factores externos. chimeneas de cerámicaTienen alta resistencia al fuego. Pero este sistema tiene mucho peso, porque En el interior hay varillas de metal que le dan mayor resistencia.Esto implica los requisitos para la disposición obligatoria de una base separada, soportes, lo que aumenta la complejidad y el costo de la instalación.

Las chimeneas de polímero son apropiadas en salas de calderas con una temperatura máxima de 250 grados C durante la instalación. géiseres. Son ligeros, flexibles y duraderos, pero son relevantes solo para equipos de gas.

Dispositivo de escape de humo de acero inoxidable: un conjunto que consta de elementos de chimenea individuales interconectados mediante accesorios: tes, tuberías, deflectores, tes, grifos. Chimeneas de acero equipar principalmente calderas de gas.

La instalación de dicha chimenea se puede realizar después de la construcción del edificio en poco tiempo. Existe una amplia gama de accesorios, por lo que la tubería puede tener cualquier configuración.

La chimenea modular puede desmontarse fácilmente y trasladarse a otra ubicación. Una ventaja del diseño es su bajo peso, que permite prescindir de una base, resistencia a la humedad, depósitos insignificantes de hollín en las paredes internas y alta velocidad de paso de los gases de combustión.

Las normas sanitarias permiten el uso de tuberías de acero para la construcción de chimeneas con una altura de más de 30 m, una excepción es posible solo cuando se consumen menos de 5 toneladas de combustible de cenizas múltiples por día. La razón es que la vida útil de tales instalaciones es de 10 años, y si se usa combustible con alto contenido de azufre, se reduce significativamente.

Las chimeneas coaxiales son las variedades cuya carcasa está hecha de aleación de acero, le recomendamos que se familiarice con los detalles estructurales y las características operativas de los cuales.

Cálculo de parámetros de tubería.

Para determinar la altura y el diámetro de la chimenea para la sala de calderas, es necesario realizar un cálculo de diseño aerodinámico. El diámetro depende de la capacidad de las calderas individuales o de la sala de calderas en su conjunto.

La quema de combustible y la eliminación efectiva de humo están muy influenciados por el tiro, que requiere un suministro constante de aire al horno. Esto se garantiza tanto de forma natural como artificial.

Si se incorpora una bomba de humo en el sistema, la altura de la tubería no es crítica. Este parámetro es importante principalmente para tener en cuenta las emisiones nocivas a la atmósfera. Para determinar la extracción automática, necesita un cálculo obligatorio tanto de la altura como de la sección transversal de la tubería.

Determinación de la altura de la tubería con calado natural.

Para crear un calado natural normal, es necesario observar la condición de igual tracción y resistencia total, que ocurre durante el movimiento de los gases de combustión a través de los conductos de gas de la caldera y el camino de la chimenea. Es posible proporcionar tal tracción siempre que la resistencia al gas sea pequeña, cuando la altura de la tubería no exceda los 60 m.

Este esquema simplificará el proceso de cálculo de los parámetros principales de la tubería para la eliminación de los productos de combustión de cualquier combustible en los hornos de la sala de calderas.

Los documentos normativos que regulan la ubicación y el cálculo de las chimeneas en altura son SNiP41-01-2003, SP 7.13130.2009.

También debe tener en cuenta las recomendaciones establecidas en las instrucciones para la caldera, en particular, sus siguientes requisitos:

1. Desde la rejilla hasta la parte superior de la tubería no debe ser inferior a 5 m.
2. La tubería debe elevarse al menos 0.5 m sobre un techo plano sin una cerca alta.
3. En relación con la altura de la cerca y la cresta del techo, la tubería debe exceder su nivel en 0.5 m si está dentro de un metro y medio de estas estructuras.
4. Cuando se retira la chimenea del parapeto y la cresta a una distancia de 1,5 a 3 m, su punto superior debe coincidir con su nivel de altura.

Con una altura de chimenea calculada incorrectamente, pueden surgir muchos problemas y lo principal es la turbulencia del aire o una zona de remanso del viento. Fuertes ráfagas de viento pueden extinguir un incendio en una caja de fuego.

Al instalar una chimenea, es necesario tener en cuenta la estructura del techo, el grosor de la torta del techo, la distancia a los elementos envolventes y la cresta, las reglas de seguridad contra incendios (+)

El cumplimiento de las normas de seguridad contra incendios también es un requisito previo al diseñar una tubería de sala de calderas. Es necesario aislar estructuras adyacentes a la tubería.

Para evitar que las chispas de las aberturas de ventilación de la tubería caigan sobre el techo cuando está hecho de material combustible, la altura de la estructura se incrementa en 0,5 m. La tubería de la caldera debe retirarse de los edificios y árboles altos al menos 2 m.

La altura de la tubería se determina según el diseño del techo. Si el techo es de varios niveles, el cálculo tiene en cuenta las diferencias de elevación, pero la base en todos los casos es la misma: la altura de la cresta (+)

Dado que el tiro óptimo surge debido a la diferencia entre la densidad total de gases que salen de la chimenea y la columna de aire exterior igual en altura, el cálculo se realiza de acuerdo con la fórmula:

La altura del canal de humo se calcula independientemente mediante esta fórmula. Todos los valores pueden tomarse de la documentación suministrada con el equipo de calefacción.

El cálculo es bastante complicado, es mejor si lo realizan especialistas. Parámetros que afectan la altura de la tubería:

1. El coeficiente A caracteriza la situación meteorológica en la región.
2. Mi es la masa de gases de combustión que pasan a través de la tubería por unidad de tiempo.
3. F es la velocidad a la que se depositan las partículas formadas durante la combustión.
4. Spdki y Sfi: indicadores de la concentración de diversas sustancias en los gases de combustión.
5. V es el volumen de gas.
6. T es la diferencia entre las temperaturas del aire que entra y sale de la tubería.

Si sala de calderas ubicado en el anexo de la casa, esta última se convierte en un obstáculo. Es necesario que en este caso, la cabeza de la tubería se ubique sobre la zona de soporte del viento. De lo contrario, el equipo de calefacción no podrá funcionar normalmente.

Para determinar cuánto necesita crecer la tubería, encuentre el punto más alto de la casa, dibuje un ángulo recto de 45 grados con la superficie de la tierra a través de ella. El espacio debajo de esta línea es el área de apoyo del viento, y la chimenea debe ubicarse por encima.

Cálculo del diámetro de la tubería.

Para calcular el diámetro de la tubería, hay una fórmula:

S = m / (ρr x w),

Aquí m es el consumo de combustible en 1 hora, w es la velocidad de los gases de combustión, ρr es la densidad del aire en condiciones de funcionamiento, está determinada por la fórmula: pv = pBnu x 273⁄273 x tos. Donde está la temperatura del aire exterior, pBnu es la densidad del aire en condiciones normales = 1.2932 kg / m3.

La tabla ayudará a determinar el valor de la densidad del aire ρg en condiciones de funcionamiento sin realizar cálculos complejos. El valor de la densidad del gas de combustión para simplificar los cálculos se toma igual a la densidad del aire (+)

Deje que 50 kg de combustible sólido se quemen en la caldera por hora, luego en un segundo serán 50: 3600 = 0.013888 kg. La velocidad del gas de combustión es de 2 m por segundo. A una temperatura del aire de -4 grados C, la densidad del aire es de 0.6881 kg por 1 metro cúbico. m. Entonces S = 0.013888: (0.6881 x 2) = 0.010092 sq. m = 92 sq. ver. Para la sección redonda d = √4 x 92: 3.14 = 10.83 cm.

El diámetro de la chimenea cilíndrica se puede calcular mediante otra fórmula: d = 1000 / 1,163 x (r x Q√H), donde r es un coeficiente que depende del tipo de combustible utilizado. Para el carbón es 0.03, para leña 0.045, para gas 0.016, combustible líquido - 0.024.

Conclusiones y video útil sobre el tema.

Un video con una demostración visual del proceso de cálculo de la altura del canal de humo para equipar una sala de calderas:

Aquí, el autor del video compartió su propia experiencia al calcular e instalar una chimenea para una caldera de combustible sólido:

Otro video para ayudar a un diseñador aficionado:

No es tan importante con qué combustible funcionan las calderas en la sala de calderas. En cualquier caso, uno no puede prescindir de un sistema de escape de gases de combustión. Los principales requisitos que deben cumplir las chimeneas son una buena tracción y rendimiento, estándares ambientales.

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