- Una campana antihumo en los Países Bajos
- Chimeneas en Londres , vistas desde la torre de la Catedral de Westminster
- Una gaviota sentada encima de una chimenea de refrigeración de gas caliente en The World of Glass en St. Helens , Reino Unido.
Una chimenea es una estructura arquitectónica de ventilación hecha de mampostería, arcilla o metal que aísla los gases de escape tóxicos calientes o el humo producido por una caldera , estufa , horno , incinerador o chimenea de las áreas de vivienda humana. Las chimeneas suelen ser verticales, o lo más cerca posible de la vertical, para garantizar que los gases fluyan suavemente, atrayendo aire hacia la combustión en lo que se conoce como efecto chimenea o chimenea . El espacio interior de una chimenea se llama conducto de humos . Las chimeneas se encuentran junto a grandes refinerías industriales , instalaciones de combustión de combustibles fósiles o parte de edificios, locomotoras de vapor y barcos.
En los Estados Unidos , el término industria de chimeneas se refiere a los impactos ambientales de la quema de combustibles fósiles por parte de la sociedad industrial, incluida la industria eléctrica durante su historia más temprana. También se utiliza el término chimenea (coloquialmente, chimenea ) cuando se hace referencia a chimeneas de locomotoras o chimeneas de barcos , pudiendo utilizarse también el término embudo . [1] [2]
La altura de una chimenea influye en su capacidad para transferir los gases de combustión al ambiente externo mediante el efecto chimenea . Además, la dispersión de contaminantes a mayores altitudes puede reducir su impacto en el entorno inmediato. La dispersión de contaminantes en un área mayor puede reducir sus concentraciones y facilitar el cumplimiento de los límites regulatorios.
El uso de las chimeneas industriales se remonta a los romanos , que extraían el humo de sus panaderías con tubos empotrados en las paredes. Sin embargo, las chimeneas domésticas aparecieron por primera vez en las grandes viviendas del norte de Europa en el siglo XII. El ejemplo más antiguo que se conserva de una chimenea inglesa se encuentra en la torre del homenaje del castillo de Conisbrough en Yorkshire , que data del 1185 d.C. [3] Sin embargo, no se volvieron comunes en las casas hasta los siglos XVI y XVII. [4] Las campanas antihumo fueron uno de los primeros métodos para recoger el humo en una chimenea. Por lo general, eran mucho más anchas que las chimeneas modernas y comenzaban relativamente alto por encima del fuego, lo que significaba que podía escapar más calor a la habitación. Debido a que el aire que subía por el pozo era más frío, estos podrían estar hechos de materiales menos ignífugos. Otro paso en el desarrollo de las chimeneas fue el uso de hornos empotrados que permitían a los hogares hornear en casa. Las chimeneas industriales se hicieron comunes a finales del siglo XVIII.
Las chimeneas de las viviendas corrientes se construyeron al principio con madera y yeso o barro. Desde entonces, las chimeneas se han construido tradicionalmente con ladrillo o piedra, tanto en edificios pequeños como grandes. Las primeras chimeneas estaban construidas con ladrillos sencillos. Posteriormente se construyeron chimeneas colocando ladrillos alrededor de revestimientos de tejas. Para controlar las corrientes descendentes, a veces se colocan tapas de ventilación (a menudo llamadas chimeneas ) con una variedad de diseños en la parte superior de las chimeneas.
En los siglos XVIII y XIX, los métodos utilizados para extraer el plomo de su mineral producían grandes cantidades de humos tóxicos. En el norte de Inglaterra, se construyeron largas chimeneas casi horizontales, a menudo de más de 3 km (2 millas) de largo, que normalmente terminaban en una corta chimenea vertical en un lugar remoto donde los vapores causarían menos daño. Se formaban depósitos de plomo y plata en el interior de estas largas chimeneas, y periódicamente se enviaba trabajadores a lo largo de las chimeneas para raspar estos valiosos depósitos. [5]
Como resultado de la capacidad limitada para manejar cargas transversales con ladrillos, las chimeneas de las casas a menudo se construían en una "pila", con una chimenea en cada piso de la casa compartiendo una sola chimenea, a menudo con una pila en la parte delantera y trasera. de la casa. Los sistemas de calefacción central actuales han hecho que la ubicación de las chimeneas sea menos crítica, y el uso de tuberías de ventilación de gas no estructurales permite instalar un conducto de gases de combustión alrededor de obstrucciones y a través de paredes.
La mayoría de los aparatos de calefacción modernos de alta eficiencia no requieren chimenea. Estos aparatos generalmente se instalan cerca de una pared externa, y un guardacabos de pared no combustible [ se necesita aclaración ] permite que un tubo de ventilación pase directamente a través de la pared externa.
En un techo inclinado donde una chimenea penetra en el techo, se utilizan tapajuntas para sellar las juntas. La pieza que desciende de la pendiente se llama delantal, los lados reciben un tapajuntas escalonado y se usa un grillo para desviar el agua alrededor del lado superior de la chimenea debajo del tapajuntas. [6]
Las chimeneas industriales se conocen comúnmente como chimeneas de gases de combustión y generalmente son estructuras externas, a diferencia de las construidas en la pared de un edificio. Generalmente se ubican junto a una caldera generadora de vapor o un horno industrial y los gases se conducen hasta ellos mediante conductos. Hoy en día el uso del hormigón armado ha sustituido casi por completo al ladrillo como elemento estructural en la construcción de chimeneas industriales. Los ladrillos refractarios se utilizan a menudo como revestimiento, especialmente si el tipo de combustible que se quema genera gases de combustión que contienen ácidos. Las chimeneas industriales modernas a veces constan de un parabrisas de hormigón con varios conductos de humos en el interior.
La chimenea de la planta de vapor de 300 m (980 pies) de altura en la planta de combustible sintético de Secunda CTL en Secunda, Sudáfrica, consta de un parabrisas de 26 m (85 pies) de diámetro con cuatro conductos de humos de hormigón de 4,6 metros de diámetro revestidos con ladrillos refractarios. sobre anillos de ménsulas espaciadas a intervalos de 10 metros. El hormigón armado se puede colar mediante encofrado convencional o mediante encofrado deslizante. La altura es para garantizar que los contaminantes se dispersen en un área más amplia para cumplir con los requisitos legales o de seguridad.
Un revestimiento de chimenea es una barrera secundaria en una chimenea que protege la mampostería de los productos ácidos de la combustión, ayuda a evitar que los gases de combustión entren a la casa y reduce el tamaño de una chimenea de gran tamaño. Desde la década de 1950, los códigos de construcción en muchos lugares exigen que las chimeneas recién construidas tengan un revestimiento de humos. A las chimeneas construidas sin revestimiento generalmente se les puede agregar un revestimiento, pero el tipo de revestimiento debe coincidir con el tipo de electrodoméstico al que da servicio. Los revestimientos de los conductos de humos pueden ser de baldosas de arcilla o de hormigón, de metal o de hormigón vertido in situ.
Los revestimientos de chimeneas de tejas de arcilla son muy comunes en los Estados Unidos, aunque es el único revestimiento que no cumple con la aprobación 1777 de Underwriters Laboratories y frecuentemente tienen problemas como baldosas agrietadas e instalación incorrecta. [7] Las tejas de arcilla suelen tener aproximadamente 2 pies (0,61 m) de largo, están disponibles en varios tamaños y formas y se instalan en construcciones nuevas a medida que se construye la chimenea. Se utiliza un cemento refractario entre cada loseta.
Los revestimientos metálicos pueden ser de acero inoxidable, aluminio o hierro galvanizado y pueden ser tubos flexibles o rígidos. El acero inoxidable se fabrica en varios tipos y espesores. El tipo 304 se utiliza con leña , combustible de pellets de madera y aparatos de aceite sin condensación , los tipos 316 y 321 con carbón y el tipo AL 29-4C se utiliza con aparatos de gas de condensación de alta eficiencia. Los revestimientos de acero inoxidable deben tener una tapa y estar aislados si dan servicio a aparatos de combustible sólido, pero siguiendo cuidadosamente las instrucciones del fabricante. [7] Las chimeneas de aluminio y acero galvanizado se conocen como chimeneas de clase A y clase B. La Clase A es una tubería aislada de acero inoxidable de doble pared o una tubería de triple pared con aislamiento de aire, a menudo conocida por su nombre comercial genérico Metalbestos. La clase B son tuberías de doble pared sin aislamiento, a menudo llamadas ventilación B, y solo se utilizan para ventilar aparatos de gas sin condensación. Estos pueden tener una capa interior de aluminio y una capa exterior de acero galvanizado.
Los revestimientos de hormigón para chimeneas son como los de arcilla, pero están hechos de cemento refractario y son más duraderos que los de arcilla.
Los revestimientos de hormigón vertidos in situ se fabrican vertiendo hormigón especial en la chimenea existente con un encofrado. Estos revestimientos son muy duraderos, funcionan con cualquier aparato de calefacción y pueden reforzar una chimenea débil, pero son irreversibles.
Se coloca un somier encima de la chimenea para ampliar la longitud de la chimenea de forma económica y mejorar el tiro de la chimenea . Una chimenea con más de una olla indica que varias chimeneas en diferentes pisos comparten la chimenea.
Se coloca una cubierta encima de la chimenea para evitar que pájaros y otros animales aniden en ella. A menudo cuentan con un protector contra la lluvia para evitar que la lluvia o la nieve caigan por la chimenea. A menudo se utiliza una malla de alambre metálico como parachispas para minimizar que los escombros ardientes salgan de la chimenea y lleguen al techo. Aunque la mampostería del interior de la chimenea puede absorber una gran cantidad de humedad que luego se evapora, el agua de lluvia puede acumularse en la base de la chimenea. A veces se colocan orificios de drenaje en el fondo de la chimenea para drenar el agua acumulada.
Una cubierta de chimenea o una tapa direccional del viento es una tapa de chimenea en forma de casco que gira para alinearse con el viento y evitar una corriente descendente de humo y viento por la chimenea.
Una tapa estilo H es una tapa de chimenea construida a partir de tubos de chimenea con forma de letra H. Es un método antiguo para regular el tiro en situaciones en las que los vientos predominantes o las turbulencias provocan corrientes descendentes y retrocesos. Aunque la tapa H tiene una clara ventaja sobre la mayoría de las otras tapas de corriente descendente, perdió popularidad debido a su diseño voluminoso. Se encuentra principalmente en uso marino, pero ha ido ganando popularidad debido a su funcionalidad de ahorro de energía. El H-cap estabiliza el calado en lugar de aumentarlo. Otros topes de corriente descendente se basan en el efecto Venturi , resolviendo los problemas de corriente descendente aumentando constantemente la corriente ascendente, lo que resulta en un consumo de combustible mucho mayor.
Una compuerta de chimenea es una placa de metal que se puede colocar para cerrar la chimenea cuando no está en uso y evitar que el aire exterior ingrese al espacio interior, y se puede abrir para permitir que los gases calientes escapen cuando arde un fuego. Una compuerta superior o compuerta de tapa es una puerta con resorte de metal colocada en la parte superior de la chimenea con una larga cadena de metal que permite abrir y cerrar la compuerta de la chimenea. Una compuerta de garganta es una placa de metal en la base de la chimenea, justo encima de la cámara de combustión, que se puede abrir y cerrar mediante una palanca, engranaje o cadena para sellar la chimenea de la chimenea. La ventaja de una compuerta superior es el sello hermético resistente a la intemperie que proporciona cuando está cerrado, lo que evita que el aire frío del exterior fluya por la chimenea y hacia el espacio habitable, una característica que rara vez puede ser igualada por el sello de metal sobre metal que ofrece. un amortiguador de garganta. Además, debido a que la compuerta de garganta está sujeta al intenso calor del fuego directamente debajo, es común que el metal se deforme con el tiempo, degradando así aún más la capacidad de sellar de la compuerta de garganta. Sin embargo, la ventaja de una compuerta de garganta es que aísla el espacio habitable de la masa de aire de la chimenea, que, especialmente en las chimeneas situadas en la pared exterior de la casa, suele ser muy fría. En la práctica, es posible utilizar tanto un amortiguador superior como un amortiguador de garganta para obtener los beneficios de ambos. Los dos mejores diseños de compuertas actualmente en el mercado son Lyemance (puerta pivotante) y Lock Top (puerta trasladable).
A finales de la Edad Media , en Europa occidental, surgió el diseño de frontones escalonados para permitir el acceso de mantenimiento a la parte superior de la chimenea, especialmente para estructuras altas como castillos y grandes casas señoriales .
Cuando se quema carbón, petróleo, gas natural, madera o cualquier otro combustible en una estufa, horno, chimenea, caldera de agua caliente o horno industrial, los gases calientes que se forman se denominan gases de combustión. Esos gases generalmente se expulsan al aire ambiente exterior a través de chimeneas o chimeneas de gases de combustión industriales (a veces denominadas chimeneas).
Los gases de combustión dentro de las chimeneas o chimeneas son mucho más calientes que el aire ambiente exterior y, por lo tanto, menos densos que el aire ambiente. Esto hace que el fondo de la columna vertical de gases de combustión calientes tenga una presión más baja que la presión en el fondo de la columna correspondiente de aire exterior. Esa presión más alta fuera de la chimenea es la fuerza impulsora que mueve el aire de combustión requerido hacia la zona de combustión y también mueve los gases de combustión hacia arriba y fuera de la chimenea. Ese movimiento o flujo de aire de combustión y gases de combustión se denomina "tiro natural", "ventilación natural" , "efecto chimenea" o " efecto chimenea ". Cuanto más alta sea la pila, más borrador o borrador se crea. Puede haber casos de rendimientos decrecientes: si una chimenea es demasiado alta en relación con el calor que se envía fuera de la chimenea, los gases de combustión pueden enfriarse antes de llegar a la parte superior de la chimenea. Esta condición puede resultar en una mala tiro y, en el caso de los aparatos de leña, el enfriamiento de los gases antes de la emisión puede hacer que la creosota se condense cerca de la parte superior de la chimenea. La creosota puede restringir la salida de los gases de combustión y suponer un riesgo de incendio.
El diseño de chimeneas y chimeneas para proporcionar la cantidad correcta de tiro natural implica una serie de factores de diseño, muchos de los cuales requieren métodos iterativos de prueba y error.
Como una "primera aproximación", se puede utilizar la siguiente ecuación para estimar el tiro natural/el caudal de tiro suponiendo que la masa molecular (es decir, el peso molecular) del gas de combustión y el aire externo son iguales y que la presión de fricción y las pérdidas de calor son insignificantes:
Combinando dos flujos hacia la chimenea: At + Af < A , donde At = 7,1 pulgadas 2 es el área de flujo mínima requerida desde el tanque del calentador de agua y Af = 19,6 pulgadas 2 es el área de flujo mínima desde un horno de calefacción central sistema.
Los aparatos que funcionan con gas deben tener una campana extractora para enfriar los productos de combustión que ingresan a la chimenea y evitar corrientes ascendentes o descendentes. [8] [9] [10]
Un problema característico de las chimeneas es que desarrollan depósitos de creosota en las paredes de la estructura cuando se utiliza madera como combustible . Los depósitos de esta sustancia pueden interferir con el flujo de aire y, lo que es más importante, son combustibles y pueden provocar incendios peligrosos en las chimeneas si los depósitos se encienden en la chimenea.
Los calentadores que queman gas natural reducen drásticamente la cantidad de acumulación de creosota debido a que el gas natural se quema de manera mucho más limpia y eficiente que los combustibles sólidos tradicionales. Si bien en la mayoría de los casos no es necesario limpiar una chimenea de gas anualmente, eso no significa que otras partes de la chimenea no puedan deteriorarse. Los accesorios de chimenea desconectados o sueltos causados por la corrosión con el tiempo pueden representar graves peligros para los residentes debido a la fuga de monóxido de carbono en el hogar. [11] Por lo tanto, se recomienda (y en algunos países incluso es obligatorio) que las chimeneas se inspeccionen anualmente y se limpien periódicamente para evitar estos problemas. Los trabajadores que realizan esta tarea se denominan deshollinadores o campanarios . Este trabajo solía realizarse en gran medida mediante trabajo infantil y, como tal , aparece en la literatura victoriana . En la Edad Media, en algunas partes de Europa, se desarrolló un diseño de hastial escalonado , en parte para proporcionar acceso a las chimeneas sin el uso de escaleras.
Las chimeneas de mampostería (ladrillo) también han demostrado ser particularmente propensas a desmoronarse durante los terremotos . Las autoridades gubernamentales de vivienda en ciudades propensas a terremotos como San Francisco , Los Ángeles y San Diego ahora recomiendan construir casas nuevas con chimeneas con armazones de vigas alrededor de un conducto de humos de metal. No se ha demostrado que reforzar o sujetar chimeneas de mampostería viejas sea muy eficaz para prevenir daños o lesiones provocados por terremotos. Ahora es posible comprar fachadas de "ladrillo falso" para cubrir estas modernas estructuras de chimeneas.
Otros problemas potenciales incluyen:
Se construyeron varias chimeneas con plataformas de observación. La siguiente lista posiblemente incompleta los muestra.
En varias centrales térmicas se utiliza al menos una chimenea como torre de alta tensión. La siguiente lista posiblemente incompleta los muestra.
Casi todas estas estructuras existen en una zona que alguna vez fue parte de la Unión Soviética. Aunque este uso tiene la desventaja de que los cables conductores pueden corroerse más rápido debido a los gases de escape, a veces también se pueden encontrar estructuras de este tipo en países no influenciados por la antigua Unión Soviética. Un ejemplo de ello es una chimenea de la central eléctrica Scholven en Gelsenkirchen, que transporta un circuito de una línea de salida de 220 kV.
Las chimeneas también pueden llevar un depósito de agua en su estructura. Esta combinación tiene la ventaja de que el humo caliente que sale por la chimenea evita que se congele el agua del depósito. Antes de la Segunda Guerra Mundial, este tipo de estructuras no eran infrecuentes, especialmente en países influenciados por Alemania.
Las chimeneas pueden llevar en su estructura antenas para servicios de retransmisión de radio, transmisiones de telefonía móvil, radio FM y TV. También se pueden fijar en las chimeneas antenas de alambre largo para transmisiones de onda media. En todos los casos hay que tener en cuenta que estos objetos pueden corroerse fácilmente, especialmente si se colocan cerca del escape.
En algunas centrales eléctricas, que están equipadas con plantas para la eliminación de dióxido de azufre y óxidos de nitrógeno , es posible utilizar la torre de refrigeración como chimenea. Este tipo de torres de refrigeración se pueden ver en Alemania en la central eléctrica de Großkrotzenburg y en la central eléctrica de Rostock . En las centrales eléctricas que no están equipadas para eliminar el dióxido de azufre, el uso de torres de refrigeración podría provocar graves problemas de corrosión que no son fáciles de prevenir.
_--_2013_--_1349.jpg/1280px-Clovelly_(Devon,_UK)_--_2013_--_1349.jpg)
.jpg/1280px-Kashira_Power_Plant_(01).jpg)
.jpg/1280px-Wasserbeh%C3%A4lterschornstein_Lengerich(Westfalen).jpg)
.jpg/1280px-Heizkraftwerk_Braunschweig-Mitte_(2010).jpg)