Matices de los cálculos aerodinámicos.
El cálculo de la chimenea de la sala de calderas debe tener en cuenta los siguientes matices:
- Teniendo en cuenta las características técnicas de la caldera, se determina el tipo de estructura del tronco, así como el lugar en el que se ubicará la chimenea.
- Se calcula la resistencia y durabilidad del conducto de salida de gas.
- También es necesario calcular la altura de la chimenea, teniendo en cuenta tanto el volumen de combustible quemado como el tipo de tiro.
- Cálculo de turbuladores para chimeneas.
- La carga máxima de la sala de calderas se calcula determinando el caudal mínimo.
¡Importante! Para estos cálculos, también es necesario conocer la carga de viento y el valor de empuje.
- En la última etapa, se crea un dibujo de la chimenea con optimización de las secciones.
Los cálculos aerodinámicos son necesarios para determinar la altura de la tubería cuando se usa el empuje natural. Luego, también es necesario calcular la tasa de propagación de las emisiones, que depende de la topografía del territorio, la temperatura del flujo de gas y la velocidad del aire.
Determinación de la altura de la chimenea para cumbreras y cubiertas planas.
La altura de la tubería depende directamente de la potencia de la caldera. El factor de contaminación del conducto de humos no debe superar el 30%.
Fórmulas para calcular la chimenea con tiro natural:
Documentos normativos utilizados en los cálculos.
Todos los estándares de diseño requeridos para la creación de plantas de calderas se detallan en SNiP ІІ-35-76. Este documento es la base para todos los cálculos necesarios.
Video: un ejemplo de cálculo de una chimenea con tiro natural.
El pasaporte para la chimenea contiene no solo las características técnicas de la estructura, sino también información sobre su aplicación y reparación. Este documento debe emitirse justo antes de la puesta en funcionamiento de la chimenea.
¡Consejo! La reparación de chimeneas es un trabajo peligroso que debe ser realizado exclusivamente por un especialista, ya que requiere conocimientos especialmente adquiridos y mucha experiencia.
Los programas ambientales establecen estándares para concentraciones permisibles de contaminantes como dióxido de azufre, óxidos de nitrógeno, cenizas, etc. Se considera zona de protección sanitaria un área ubicada a 200 metros alrededor de la sala de calderas. Se utilizan varios tipos de precipitadores electrostáticos, recolectores de cenizas, etc. para limpiar los gases de combustión.
Diseño de chimenea con soporte de pared.
Independientemente del combustible con el que esté funcionando el calentador (carbón, gas natural, combustible diesel, etc.), un sistema de evacuación de productos de combustión es esencial. Por este motivo, los principales requisitos para las chimeneas son:
- Tener suficientes antojos naturales.
- Cumplimiento de los estándares ambientales establecidos.
- Buen ancho de banda.
Cálculo de la ventilación de suministro y escape.
CALENTADOR DE AIRE
En el clima de la zona media, el aire que ingresa a la habitación debe calentarse. Para esto, se instala ventilación de suministro con calentamiento del aire entrante.
El calentamiento del refrigerante se lleva a cabo de varias maneras: con un calentador eléctrico, entrada de masas de aire cerca de una batería o calefacción de estufa. Según SN y P, la temperatura del aire entrante debe ser de al menos 18 grados. Celsius.
En consecuencia, la capacidad del calentador de aire se calcula dependiendo de la temperatura exterior más baja (en la región dada). Fórmula para calcular la temperatura máxima para calentar una habitación con un calentador de aire:
N / V x 2,98 donde 2,98 es una constante.
Ejemplo: consumo de aire - 180 metros cúbicos / hora. (garaje). N = 2 kW.
Más 2000 W / 180 km / h. x 2,98 = 33 grados centígrados.
Por lo tanto, el garaje se puede calentar hasta 18 grados. A una temperatura de la calle de menos 15 grados.
Tipos de chimeneas para salas de calderas.
Hoy en día existen varias variantes de chimeneas utilizadas en salas de calderas. Cada uno de ellos tiene sus propias características.
Tuberías metálicas para salas de calderas
Tipos de chimeneas metálicas. Cada tipo de tubería debe cumplir con los estándares ambientales a) un solo mástil, b) dos mástiles, c) cuatro mástiles, d) montaje en pared
Son una opción muy popular debido a las siguientes características:
- facilidad de montaje;
- debido a la superficie interior lisa, las estructuras no son propensas a obstruirse con hollín y, por lo tanto, pueden proporcionar una excelente tracción;
- instalación rápida;
- si es necesario, dicha tubería se puede instalar con una ligera pendiente.
Le recomendamos que estudie cómo se calcula la altura de la chimenea en nuestro sitio web.
¡Importante! La principal desventaja de las tuberías de acero es que su aislamiento térmico se vuelve inutilizable después de 20 años, lo que provoca la destrucción de la chimenea bajo la influencia del condensado.
Tubos de ladrillo
Durante mucho tiempo no tuvieron competidores entre las chimeneas. Actualmente, la dificultad para instalar tales estructuras radica en la necesidad de encontrar un fabricante de estufas con experiencia y costos financieros significativos para la compra de los materiales necesarios.
Con la disposición correcta de la estructura y una cámara de combustión competente, la formación de hollín prácticamente no se observa en tales chimeneas. Si una estructura de este tipo fue instalada por un profesional, servirá durante mucho tiempo.
Chimenea de ladrillos
Es muy importante verificar que la mampostería tanto interna como externa tenga juntas y esquinas correctas. Para mejorar la tracción, se realiza un desbordamiento en la parte superior de la tubería y, para evitar que se forme humo en presencia de viento, se utiliza una campana fija duradera.
Ventilación natural de locales
Este tipo de sistema de ventilación es el más asequible. Cumple plenamente con las normas de saneamiento establecidas. La ventilación correctamente organizada debe garantizar el flujo sin obstáculos de aire fresco hacia las instalaciones, el desplazamiento de las masas de aire de escape saturadas con dióxido de carbono más allá de sus límites.
Si decimos brevemente sobre el principio de funcionamiento de la ventilación natural, entonces se basa en las leyes de la física. El aire fresco de la calle ingresa al edificio a través de grietas en las estructuras de ventanas y puertas y desplaza las masas de aire contaminadas hacia el exterior a través de aberturas de ventilación especiales ubicadas en la parte superior de las paredes.
Los beneficios del intercambio de aire de forma natural:
- simplicidad de diseño: solo se necesitan rejillas para las aberturas de ventilación;
- ahorros: no se necesitan equipos eléctricos adicionales;
- Posibilidad de disposición independiente de ventilación natural en la casa.
Desventajas:
- el intercambio de aire normal solo es posible con una diferencia significativa entre las temperaturas externas e internas, en particular, en invierno;
- el proceso de intercambio de aire controlado por nada y nadie se llama ventilación natural desorganizada, que no es adecuada para locales industriales y lugares cerrados con alto tráfico de personas;
- Para un funcionamiento de alta calidad del sistema, se debe organizar un paso sin obstrucciones de los flujos de aire.
Dicha ventilación implica la inducción de la circulación de aire sin el uso de ventiladores. Para esto, se hacen agujeros adicionales en marcos de ventanas, puertas, etc. Para organizar adecuadamente el sistema de ventilación natural, y funcionó de manera efectiva, primero es necesario realizar su cálculo.
Este tipo de ventilación implica el movimiento espontáneo del flujo de aire debido a la diferencia de temperatura exterior e interior del edificio. Tal sistema puede ser de canal y sin canales, de acuerdo con la forma de operación: periódico y continuo.
La apertura / cierre constante de puertas y ventanas proporciona ventilación a la habitación. La ventilación sin canales se basa en la liberación constante de energía térmica en las instalaciones industriales: el proceso de aireación.
En casas de campo y edificios urbanos de varios pisos, se organiza con mayor frecuencia un sistema de ventilación de canal de tipo natural. Los canales de aire están dispuestos verticalmente directamente en las paredes de las casas, minas especiales o bloques.
Diseño de chimenea de sala de calderas
La chimenea puede estar ubicada en el equipo de calefacción o estar separada, adyacente a la caldera o estufa. La tubería debe ser 50 cm más alta que la altura del techo. El tamaño de la chimenea en la sección se calcula en relación con la potencia de la sala de calderas y sus características de diseño.
Los principales elementos estructurales de la tubería son:
- eje de salida de gas;
- aislamiento térmico;
- protección anticorrosión;
- fundamento y apoyo;
- una estructura diseñada para ingresar a los conductos de gas.
Diagrama del dispositivo de una planta de calderas moderna.
Al principio, los gases de combustión ingresan al depurador, que es un dispositivo de limpieza. Aquí, la temperatura del humo desciende a 60 grados centígrados. Después de eso, sin pasar por los absorbentes, el gas se purifica y solo después se libera al medio ambiente.
¡Importante! La eficiencia de la planta de energía de la sala de calderas depende en gran medida de la velocidad del gas en el canal y, por lo tanto, aquí es simplemente necesario un cálculo profesional.
Tipos de chimeneas
En las centrales eléctricas de calderas modernas, se utilizan varios tipos de chimeneas. Cada uno de ellos tiene sus propias características:
- De columna. Consta de un barril interior de acero inoxidable y una carcasa exterior. Aquí se proporciona aislamiento térmico para evitar la formación de condensación.
- Cerca de fachada. Adosado a la fachada del edificio. El diseño se presenta en forma de marco con tuberías de gas. En algunos casos, los especialistas pueden prescindir de un marco, pero luego se usan anclajes en pernos de anclaje y se usan tubos sándwich, cuyo canal exterior está hecho de acero galvanizado, el canal interior está hecho de acero inoxidable y un sellador de 6 cm. de espesor se encuentra entre ellos.
Construcción de una chimenea industrial cercana a la fachada
- Granja. Puede constar de uno o varios tubos de hormigón. El truss se instala en una canasta de anclaje fijada a la base. El diseño se puede utilizar en áreas propensas a terremotos. Se utilizan pintura e imprimación para prevenir la corrosión.
- Mástil. Tal tubería tiene reglas y, por lo tanto, se considera más estable. La protección anticorrosión se realiza aquí en forma de una capa termoaislante y esmalte refractario. Puede usarse en áreas con mayor riesgo sísmico.
- Autosuficiente. Se trata de tubos "sándwich", que se fijan a la base mediante pernos de anclaje. Se caracterizan por una mayor resistencia, lo que permite que las estructuras resistan cualquier condición climática con facilidad.
Fórmulas de cálculo del sistema de ventilación.
La aireación (ventilación) de los edificios con travesaños de apertura es una opción bastante eficaz para la ventilación natural.
Pe = (Pvn - Pn) * H * g, donde:
- P n (kg / m3): densidad de las masas de aire fuera de la habitación.
- P vn (kg / m3): densidad de las masas de aire dentro de la habitación.
- H (m) - distancia entre la entrada y el escape.
- g - aceleración debida a la gravedad (valor constante igual a 9,8 m / s2).
Al calcular la ventilación natural, se debe tener en cuenta la ubicación de las aberturas inferiores y superiores para la entrada de aire fresco y la eliminación del aire residual. Inicialmente, el cálculo se realiza para las secciones inferiores, luego para las secciones superiores de los espacios.Después de eso, se establece el modelo de aireación para el edificio.
Cálculo de gases de escape
En la habitación, aproximadamente en el centro entre las aberturas de flujo y escape (travesaños), la presión de aire externa e interna tiene el mismo valor. En este punto, no hay impacto. En consecuencia, el efecto en las secciones inferiores de las brechas se calcula mediante la fórmula:
P1 = H 1 (Pн - Ср), donde
- Ср (kg / m3) - igual a la temperatura promedio de la densidad del ambiente de aire interno.
- H 1 (m): distancia desde el nivel de presiones iguales del entorno externo e interno hasta los lúmenes de suministro inferiores.
Por encima del nivel de presiones iguales, en el centro de los lúmenes de escape superiores, se crea un exceso de tensión, que se calcula mediante la siguiente fórmula:
P2 = H 2 (Pн - Mié)
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Es esta presión la que contribuye a la eliminación de las masas de aire del exterior. El voltaje total para el intercambio de aire interior se calcula mediante la fórmula:
Pe = P1 + P2
El aire fresco ingresa al edificio a través de ventanas abiertas (ventilaciones) o válvulas de suministro especialmente equipadas en los marcos de las estructuras de las ventanas. El aire de escape se elimina a través de las aberturas de escape equipadas en la parte superior de las paredes de la cocina, el baño y el inodoro. Además, a través de pozos de ventilación especiales, se retira de la casa.
Rango del flujo de aire
Conociendo la proporción de aire, puede calcular fácilmente la velocidad del aire con ventilación natural. Primero debe calcular el área de la sección transversal de los conductos.
S = R 2 * Pi, donde
- R es el radio de la sección del conducto de aire equipado en la habitación.
- Pi es una constante 3,14.
Los conductos de aire deben tener una determinada forma y tamaño. Cuando se conoce la sección transversal del conducto de aire, el diámetro del conducto requerido para la habitación se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
D = 1000 * √ (4 * S / Pi), donde
- S es el área de la sección transversal de los conductos de aire equipados en la casa.
- Pi es un valor matemático constante de 3,14.
Si los conductos de aire son rectangulares, se calcula el área de la sección transversal del conducto requerido en lugar del diámetro. Para hacer esto, multiplique el ancho y la longitud del canal de aire. El tamaño del ancho al tamaño del largo debe corresponder en una proporción de 1: 3.
El tamaño mínimo de un canal rectangular es de 10x15 cm, el máximo es de 2x2 m. Tales estructuras se distinguen por una forma ergonómica, más fácil de instalar, se adhieren más firmemente a las superficies de las paredes y se enmascaran fácilmente en el techo.
Parámetros del conducto de aire
En el proceso de creación de un esquema de ventilación natural de tipo canal, se determina una sección activa de los conductos de aire, a través de la cual pasará un volumen suficiente de aire para crear una respuesta al voltaje de diseño. Para la ruta más larga de la red, el costo de presión en los conductos de aire se determina como la suma de dichos esfuerzos en todas las secciones del conducto. En cada una de estas secciones, los costos de tensión consisten en los costos de fricción y resistencia, se pueden expresar mediante la fórmula:
p = Rl + Z, donde
- R (Pa / m): pérdida específica como resultado de la fricción de las masas de aire contra la superficie del canal.
- l (m): la longitud de la sección calculada del conducto.
- Z - costos en áreas de resistencia.
El área de la sección transversal activa del conducto requerido se calcula mediante la fórmula:
F = L / (3600V), donde
- L (m3 / h) - consumo de aire.
- V (m / s): velocidad de movimiento a lo largo del conducto de flujo de aire.
Las áreas activas de la sección transversal de los conductos de ventilación se calculan para la velocidad de flujo de aire especificada. Para esto, se utilizan nomogramas especiales o se toman datos de diseño listos para usar de cálculos tabulares.
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Selección de conductos de aire
Para conductos de aire rectangulares de ventilación natural, se selecciona un diámetro equivalente a un conducto de aire redondeado, según la siguiente fórmula:
dЭ = 2 * a * b / (a + b), donde
ayb (m) son las longitudes de los lados del conducto de aire.
Si se utilizan productos metálicos, se modifican sus cifras de costes de fricción. El parámetro principal se toma del nomograma para conductos de aire de acero y se multiplica por un factor:
- k = 1,1 - utilizado para canales de yeso-ceniza.
- k = 1,15 - utilizado para productos de hormigón de escoria.
- k = 1.3 - usado para conductos de aire hechos de ladrillos.
El exceso de presión para superar la resistencia en diferentes secciones del canal de aire se calcula mediante la fórmula:
Z = v2 / 2, donde
- Z es la suma de los coeficientes de resistencia a lo largo de toda la sección del canal.
- v2 / 2 - tensión dinámica estándar.
Para formar el concepto de ventilación natural, se recomienda evitar giros retorcidos de canales, una gran cantidad de válvulas y válvulas de compuerta. Esto creará una resistencia adicional. Como regla general, el 91% de todas las pérdidas por superar la resistencia recaen en esas áreas.
La ventilación de tipo natural se caracteriza por un pequeño radio de influencia, rendimiento promedio en habitaciones con pequeño exceso de calor. Ésta es la principal desventaja del sistema. Y las principales ventajas incluyen el bajo costo de construcción y mayor mantenimiento y facilidad de instalación.
