Chaminé para sala de caldeira: cálculo de altura e seção transversal de acordo com normas técnicas

A principal função que uma chaminé de sala de caldeira deve desempenhar é retirar os gases de combustão das caldeiras para a atmosfera e dispersá-los neste espaço.Tem também uma função adicional: devem criar uma tiragem natural resultante da diferença entre a temperatura dentro e fora da fornalha.

Apresentaremos os tipos de canais de fumaça, cuja classificação é baseada nas características de design e no material dos tubos. Aqui você aprenderá como calcular parâmetros geométricos usando um exemplo específico. Os nossos conselhos irão ajudá-lo a decidir o tipo e tamanho da chaminé.

Tipos de chaminés

Nas grandes caldeiras, a tiragem natural não consegue garantir a combustão completa, aqui é criada à força com a ajuda de bombas de fumo. O processo de combustão e o lançamento de seus produtos na atmosfera devem causar o mínimo de danos possível ao meio ambiente e não causar situações de emergência em decorrência da ocorrência de pressão nos fornos superior à norma.

Estruturalmente tubos para salas de caldeiras Eles são muito diferentes entre si tanto no tipo de estrutura de suporte quanto no material de fabricação. Com base na primeira característica, distinguem-se vários tipos de tubos.

Tubos de caldeira autoportantes

Essas estruturas verticais podem ser de barril único ou múltiplo. Eles removem produtos de combustão de caldeiras e caldeiras.

Eles são utilizados independentemente do tipo de combustível, mas sujeitos a certos requisitos:

1. A temperatura dos gases de combustão que passam pelos tubos autoportantes não deve exceder 350 graus C.
2. Os produtos da combustão não devem ser quimicamente agressivos.
3. A carga ideal de neve para estruturas autoportantes é de 250 kg por kW. cm, vento - 30 kg por kW. cm em condições de vento da região II.

Um tubo autoportante é instalado no telhado e fixado no interior do edifício. Suas características de design proporcionam a possibilidade de transporte e instalação no local, pois consiste em seções separadas, que são de 3 camadas tubos sanduíche. A estrutura é fixada à fundação por meio de âncoras.

No interior do tubo existe uma camada de aço durável que não é afetada por substâncias liberadas durante a combustão. A camada externa protege contra influências atmosféricas.

As chaminés para grandes caldeiras são geralmente autoportantes. Trata-se de um edifício construído de acordo com projecto individual e com infra-estruturas próprias.

Os parâmetros das estruturas de fumaça devem atender aos requisitos estabelecidos nos documentos regulamentares. Seu cálculo é baseado em fatores como número de caldeiras, potência, tipo de combustível. Os padrões de emissões atmosféricas devem ser levados em conta. Em alguns casos, as chaminés são equipadas com plataforma, escada, escotilha de inspeção e cerca de luz.

Estruturas de fumaça de coluna

Um tubo deste tipo consiste em um invólucro externo feito de aço de alto carbono e barris internos de diferentes diâmetros feitos de aço inoxidável inseridos nele para remover gases. A estrutura é fixada em uma cesta de âncora colocada na fundação. Pode haver 1 ou vários. Para evitar que a condensação se acumule no interior, é utilizado isolamento térmico.

Parte de um tubo de coluna. Aqui você pode ver no corte transversal que existem vários barris de aço inoxidável de diferentes diâmetros em seu interior.

A vantagem desta solução de design é uma longa vida útil e a possibilidade de conectar várias caldeiras. A espessura e o tipo do aço são escolhidos com base na temperatura e na agressividade dos produtos de combustão.

O diâmetro de cada tronco pode atingir um metro e meio, e se for planejado um duto de gás comum para várias caldeiras, é necessário um diâmetro de cerca de 3 m. Para evitar o aparecimento de condensação, os troncos são cobertos com calor isolamento.

Características de chaminés próximas a fachada e fachada

Instalar chaminés próximas à fachada para caldeiras anexas à casa ou embutidas. Eles são fixados na parede do edifício por meio de suportes. Os componentes de uma chaminé são troncos e uma moldura ou âncoras.

O cano possui 3 camadas: interior em aço inoxidável, depois isolamento térmico e aço galvanizado. As tubulações destinam-se a salas de caldeiras onde as caldeiras funcionam a gás ou combustível líquido.

Na maioria das vezes, os tubos da fachada estão localizados ao longo da parede externa do edifício. Ao escolher o tipo de aço e a espessura da parede do tubo, são levadas em consideração a composição química dos gases de exaustão e sua temperatura

Os tubos próximos à fachada e à fachada transmitem a carga de peso através de uma fundação inferior adicional e a carga do vento através de fixadores que isolam vibrações. Este tipo de chaminé, em termos de custos de material, é o mais económico devido à falta de estruturas de suporte e de uma base sólida.

O sistema modular utilizado para criar os barris de exaustão de gases permite a fácil substituição de peças danificadas.

Tubos tipo treliça

Esta estrutura metálica consiste em tubos montados em uma forte coluna autoportante do tipo treliça. A treliça, por sua vez, é fixada em uma cesta de âncoras embutida na fundação.As chaminés tipo treliça são adequadas para uso em regiões com condições sismológicas perigosas.

O projeto tipo treliça inclui de 1 a 6 troncos. A coluna é feita de tubo laminado. O tubo perfilado pode ter seção transversal quadrada ou triangular. Depende do número de troncos

Para evitar a corrosão, as saídas de gás são revestidas com primer e depois pintadas.

O barril de exaustão de gases é composto por módulos compostos por 3 camadas:

• interno, em contato direto com produtos de combustão e fabricado em aço inoxidável especial;
• 5-6 cm de espessura, atuando como isolante térmico;
• externo, protegendo a camada isolante térmica das influências ambientais negativas.

Para revestimento anticorrosivo, são utilizadas tintas contendo alto percentual de zinco. Em algumas estruturas, escadas e plataformas podem estar presentes no interior do pilar para facilitar a manutenção. Os elementos estruturais dos tubos deste tipo são relativamente leves e isso facilita tanto o seu transporte como o trabalho de instalação.

Tubos de mastro de chaminé

O elemento central do mastro é a torre de suporte - três ou quatro mastros, à qual são fixadas as chaminés. Todos os componentes estruturais são montados sobre uma base em forma de almofada de concreto, começando pela parte inferior e subindo gradativamente. Ao montar, use uma conexão de rebite ou parafusos auto-roscantes.

A estrutura de suporte do tubo do mastro é montada a partir de perfis de aço conectados entre si por suportes e ângulos. A base da coluna repousa sobre a fundação e é fixada com âncoras

Normalmente, os elementos individuais são transportados para o local de instalação e montados como um conjunto de construção. Este processo leva muito pouco tempo – algumas horas.A altura da chaminé pode atingir no máximo 28,5 m. A estabilidade da chaminé é garantida por nervuras de reforço - cabos de aço com seção transversal de 1,6 a 2 cm, que compensam o efeito das forças transversais.

Materiais para construção de tubos de caldeira

Os sistemas de exaustão de fumaça são construídos em diferentes materiais - tijolo, aço, cerâmica, polímero. Chaminé de tijolo, construído sobre fogões e lareiras de tijolos, caracteriza-se por boa resistência mecânica, excelente capacidade térmica e um grau bastante elevado de segurança contra incêndio.

Estas estruturas também apresentam muitas desvantagens, razão pela qual na construção moderna as chaminés totalmente de tijolo estão a tornar-se cada vez menos comuns. Os documentos regulamentares limitam a altura dos tubos de tijolo a 30-70 m e o diâmetro a 0,6-8 m.

Nas paredes de um tubo de tijolo com muitas saliências e depressões internas, sempre se deposita muito condensado e fuligem contendo óxidos de enxofre. Este último, reagindo com a água, forma ácidos que destroem ativamente os tijolos.

Desníveis superficiais e estreitamento da passagem em decorrência do aumento gradativo da camada de fuligem provocam diminuição na velocidade de passagem da fumaça e impulso de inclinação no duto de exaustão de fumaça.

Mais resistente à condensação e fatores externos chaminés de cerâmica, eles têm alta resistência ao fogo. Mas este sistema tem muito peso, porque No interior existem hastes de metal que lhe conferem resistência adicional. Isto implica a exigência da instalação obrigatória de fundações e suportes separados, o que aumenta a complexidade e o custo da instalação.

Tubos de chaminé de polímero são adequados em salas de caldeiras com temperatura máxima de 250 graus C, durante a instalação gêiseres. Eles são leves, flexíveis e duráveis, mas são relevantes apenas para equipamentos a gás.

Um dispositivo para remoção de fumaça do aço inoxidável é um conjunto composto por elementos de chaminé individuais conectados entre si por meio de peças moldadas: tês, tubos, defletores, tês, curvas. Chaminés de aço equipado principalmente com caldeiras a gás.

A instalação dessa chaminé pode ser realizada após a construção do edifício, num curto espaço de tempo. Existe uma vasta gama de peças de ligação, pelo que o tubo pode ter qualquer configuração.

Uma chaminé modular pode ser facilmente desmontada e movida para outro local. A vantagem do projeto é o baixo peso, que permite prescindir de fundação, resistência à umidade, leve deposição de fuligem nas paredes internas e alta velocidade de passagem dos gases de combustão.

As normas sanitárias permitem a utilização de tubos de aço para a construção de chaminés com altura superior a 30 m, exceção só é possível se forem consumidas menos de 5 toneladas de combustível poliash por dia. A razão é que a vida útil de tais estruturas é de 10 anos e, se for usado combustível com alto teor de enxofre, ela é significativamente reduzida.

Variedades cujo corpo é feito de liga de aço incluem chaminés coaxiais, cujas especificidades de design e recursos operacionais recomendamos que você se familiarize.

Cálculo dos parâmetros do tubo

Para determinar a altura e o diâmetro da chaminé da sala das caldeiras, é necessário realizar um cálculo de projeto aerodinâmico. O diâmetro depende da potência de cada caldeira ou de toda a sala da caldeira.

A combustão do combustível e a remoção eficaz da fumaça são muito influenciadas pela tiragem, cuja criação requer um fornecimento constante de ar à fornalha.Isto é conseguido tanto natural quanto artificialmente.

Se uma bomba de fumaça estiver embutida no sistema, a altura do tubo não será crítica. Este parâmetro é importante principalmente para contabilizar as emissões nocivas para a atmosfera. Para determinar a gravidade, é necessário um cálculo obrigatório da altura e da seção transversal do tubo.

Determinação da altura do tubo com tiragem natural

Para criar uma tiragem natural normal, é necessário cumprir a condição de igualdade da força de tiragem e da resistência total que ocorre durante o movimento dos gases de combustão através dos canais de gás da caldeira e do tubo da chaminé. É possível proporcionar tal tração desde que haja pouca resistência aos gases, quando a altura do tubo não ultrapassa 60 m.

Este diagrama simplificará o processo de cálculo dos principais parâmetros de uma tubulação para remoção de produtos de combustão de qualquer combustível em fornos de caldeiras

Os documentos normativos que regulamentam a localização e cálculo das alturas das chaminés são SNiP41-01-2003, SP 7.13130.2009.

Deverá também ter em conta as recomendações constantes das instruções da caldeira, nomeadamente os seguintes requisitos:

1. A distância da grelha ao topo do tubo não deve ser inferior a 5 m.
2. Acima de um telhado plano sem cerca alta, o tubo deve subir pelo menos 0,5 m.
3. Em relação à altura da cerca e da cumeeira, a tubulação deve ultrapassar seu nível em 0,5 m se estiver a um metro e meio dessas estruturas.
4. Quando a chaminé é afastada do parapeito e cumeeira a uma distância de 1,5 a 3 m, o seu ponto superior deve coincidir com o seu nível de altura.

Se a altura da chaminé for calculada incorretamente, podem surgir muitos problemas, sendo o principal deles a turbulência do ar ou uma zona de pressão do vento. O fogo da fornalha pode ser extinto por fortes rajadas de vento.

Na instalação de uma chaminé é necessário levar em consideração a estrutura do telhado, a espessura da torta, a distância aos elementos de fechamento e à cumeeira, regras de segurança contra incêndio (+)

O cumprimento das regras de segurança contra incêndio também é um pré-requisito ao projetar uma tubulação para uma sala de caldeira. É necessário isolar estruturas adjacentes ao tubo.

Para evitar que faíscas dos orifícios de ventilação do tubo caiam no telhado quando este é feito de material inflamável, a altura da estrutura é aumentada em 0,5 m. O tubo da sala da caldeira deve estar a pelo menos 2 m de distância de edifícios altos e árvores .

A altura do tubo é determinada em função da estrutura do telhado. Se a cobertura for multinível, as diferenças de altura são levadas em consideração no cálculo, mas a base é a mesma em todos os casos - a altura da cumeeira (+)

Como a tiragem ideal ocorre devido à diferença entre a densidade total dos gases que escapam para a chaminé e uma coluna de ar externa de igual altura, o cálculo é realizado pela fórmula:

A altura do canal de fumaça é calculada de forma independente usando esta fórmula. Todos os valores podem ser retirados da documentação fornecida com o equipamento de aquecimento

O cálculo é bastante complicado, é melhor que seja feito por especialistas. Parâmetros que afetam a altura do tubo:

1. O coeficiente A caracteriza a situação meteorológica da região.
2. Mi é a massa dos gases de combustão que passam pelo tubo por unidade de tempo.
3. F é a velocidade com que as partículas formadas durante a combustão sedimentam.
4. Spdki e Cfi são indicadores da concentração de várias substâncias nos gases de combustão.
5. V – volume de gás.
6. T é a diferença entre as temperaturas do ar que entra e sai do tubo.

Se sala da caldeira localizada num prolongamento da casa, esta torna-se um obstáculo. Neste caso, é necessário que a cabeça do tubo esteja localizada acima da zona de suporte do vento.Caso contrário, o equipamento de aquecimento não poderá funcionar normalmente.

Para determinar quanto o tubo precisa ser aumentado, encontre o ponto mais alto da casa e desenhe uma linha reta através dele, formando um ângulo de 45 graus com a superfície da terra. O espaço abaixo desta linha é a zona de suporte do vento, e a chaminé deve estar localizada acima dela.

Cálculo do diâmetro do tubo

Para calcular o diâmetro do tubo existe uma fórmula:

S = m/(ρr x w),

Aqui m é o consumo de combustível por 1 hora, w é a velocidade dos gases de combustão, ρr é a densidade do ar em condições de operação, é determinada pela fórmula: pв = pBну x 273⁄273 x tос. Onde to é a temperatura do ar externo, pBnu é a densidade do ar em condições normais = 1,2932 kg/m3.

A tabela ajudará a determinar o valor da densidade do ar ρg em condições operacionais sem realizar cálculos complexos. Para simplificar os cálculos, presume-se que a densidade dos gases de combustão seja igual à densidade do ar (+)

Deixe 50 kg de combustível sólido queimar na caldeira por hora, então por segundo será 50: 3600 = 0,013888 kg. A velocidade de movimento dos gases de combustão é de 2 m por segundo. A uma temperatura do ar de -4 graus C, a densidade do ar é de 0,6881 kg por 1 metro cúbico. m. Então S = 0,013888: (0,6881 x 2) = 0,010092 sq. m = 92 m² cm. Para uma seção circular d = √4 x 92: 3,14 = 10,83 cm.

O diâmetro de uma chaminé cilíndrica pode ser calculado usando outra fórmula: d = 1000/1,163 x (r x Q√H), onde r é um coeficiente que depende do tipo de combustível utilizado. Para carvão é 0,03, para lenha 0,045, para gás 0,016, combustível líquido - 0,024.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Vídeo com demonstração visual do processo de cálculo da altura do canal de fumaça para disposição de uma sala de caldeira:

Aqui o autor do vídeo compartilhou sua própria experiência no cálculo e instalação de uma chaminé para uma caldeira de combustível sólido:

Outro vídeo para ajudar o designer amador:

Não é tão importante qual combustível as caldeiras da sala das caldeiras usam. Em qualquer caso, não pode prescindir de um sistema de exaustão de gases de combustão. Os principais requisitos que os tubos de chaminé devem cumprir são a boa tiragem e rendimento e o cumprimento das normas ambientais.

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