Chimeneas y Ventiladores

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•1 
Máquinas y Equipos 
Térmicos 
Tema III 
CHIMENEAS 
Y 
VENTILADORES 
 Las chimeneas de ladrillo tienen propensión a tener 
fugas, debido a la falta de adherencia de los 
materiales, así cómo también grietas ocasionadas por 
el asentamiento de la estructura. 
 Las chimeneas de hormigón también están sujetas a la 
formación de grietas. Las fugas de aire, en las 
chimeneas destinadas a producir tiro natural, reducen 
el valor de éste disponible. 
 Las chimeneas de acero, de no pintarse con gran 
esmero, son corroídas por la acción del aire y de la 
atmósfera. Asimismo si no se revisten interiormente 
son corroídas por los componentes de los gases 
quemados, de suerte que su duración es mucho más 
corta que la de una chimenea de ladrillo u hormigón. 
•2 
 La diferencia de presión denominada tiro natural se 
produce por el efecto creado por una chimenea. Su valor 
depende de la altura de la boca de la chimenea sobre el 
nivel del emparrillado del hogar, y de la diferencia media 
de temperatura entre la de los gases quemados 
contenidos en la chimenea, y la del aire del exterior. Las 
variaciones meteorológicas, las condiciones de 
funcionamiento de la caldera y la altura de la chimenea 
tienen una marcada influencia sobre el valor del tiro 
creado por una chimenea determinada. 
 El tiro natural no consume energía mecánica y está 
indicado en pequeñas centrales cuando la carga no varía 
considerablemente, o en donde las calderas no han de 
desarrollar grandes producciones de vapor con gran 
rapidez. 
•3 
Sección recta y la altura de una chimenea. La 
acción creadora de la circulación de los gases 
y necesaria para vencer los rozamientos es 
expresada por 
 
Donde: 
hw = tiro teórico en cmH2O 
B= presión barométrica, en mmHg 
h= altura de la chimenea , en m. 
D= densidad del agua a la temperatura que tienen los gases en la chimenea, en kg/m3 
Tg= temperatura absoluta de los gases quemados, en °K 
Ta= temperatura absoluta del aire en °K 
•4 
De la ecuación anterior se desprende el valor de la altura de la 
chimenea, en metros: 
 
 
La velocidad teórica de los gases quemados es: 
Donde: 
 V= m/seg. 
 g= 9.81 m/seg2 
 
El área de la sección recta de la chimenea, en metros cuadrados es: 
Donde: 
 Q= volumen de los gases, en m3/seg. 
 K= coeficiente de velocidad, de 0.3 a 0.5 
 V= Velocidad teórica de los gases, en m/seg 
•5 
 El tiro creado por la acción de inyectores de aire o vapor, o 
mediante ventiladores, se conoce como tiro mecánico, el 
cual se requiere cuando deba mantenerse un determinado 
tiro con independencia de las condiciones atmosféricas y 
del régimen de funcionamiento de la caldera. 
 el tiro mecánico está indicado cuando las calderas tengan 
que trabajar a un régimen más grande del normal, o cuando 
tienen que abastecer rápidamente demandas de vapor 
repentinas. 
 Las calderas equipadas con tiro mecánico no necesitan 
chimeneas tan altas y costosas como las exigidas con tiro 
natural. Sin embargo, algunas veces se instalan con altas 
chimeneas por cuestiones reglamentarias, o para que los 
humos, gases y cenizas que salen por ellas no puedan 
molestar a los propietarios próximos a las mismas. 
•6 
 Se obtiene soplando aire en el interior de los 
hogares herméticos debajo de las parrillas y 
hogares mecánicos, o a través de quemadores 
de carbón pulverizado. El aire es introducido a 
presión y atraviesa el lecho de combustible, o 
quemador, para llegar hasta la cámara de 
combustión del hogar. Tratándose de tiro 
forzado, la técnica seguida consiste en evacuar 
los productos de la combustión de la caldera 
propiamente dicha por tiro natural, o inducido, 
o combinación de los dos. 
•7 
 se consigue con un ventilador de chorro o con 
un ventilador centrífugo colocado en los 
humerales, entre las calderas y la chimenea, o 
en la base de ésta. 
 En caso de haber recuperador, el equipo de 
tiro inducido se instala entre la salida del 
recuperador y la chimenea. 
 El efecto del tiro inducido consiste en reducir 
la presión de los gases en la cámara de la 
caldera por debajo de la presión atmosférica y 
descargar los gases a la chimenea con una 
presión positiva. 
•8 
 En los ventiladores se comunica energía al gas 
trasegado mediante el impulsor o rodete, con lo cual se 
crea una diferencia de presión y se produce la 
corriente de gas. 
 Se utilizan ventiladores cuando se requiere vencer 
presiones entre 0 y 38 cm de agua. 
 Aparatos que no aumentan la densidad del gas 
trasegado por ellos más del 7%. 
 VENTILADOR: descarga los gases venciendo una cierta 
presión en su boca de salida. 
 EXTRACTOR: saca los gases de un recinto por 
aspiración y los descarga con una cierta presión. 
•9 
 El flujo o corriente es paralelo al eje de giro de la hélice o rodete. 
 Mueven masas de aire venciendo pequeñas resistencias (aparatos 
de ventilación) 
•1
0 
 El rodete gira dentro de la carcasa en forma de espiral. 
 Paletas o álabes múltiples. 
 Presión inferior a la atmosférica en el centro del rodete y presión 
positiva en el envolvente. 
•11 
 
 
 
 
 
 
•1
2 
Efectos de la forma de las paletas sobre 
la velocidad del aire 
•1
3 
•1
4 
 Presión total = presión estática + presión dinámica. 
 Presión dinámica: crea y mantiene la velocidad del aire o gas. 
 Presión estática: presión compresiva en el seno del fluido para 
vencer los rozamientos y resistencias al paso del gas. 
•1
5 
La diferencia de presión total creada es 
igual a la presión total a la salida del 
ventilador, menos la presión total a la 
entrada. 
•1
6 
El caudal de gas es igual al producto del 
área de la sección recta de la 
canalización (en m²) por la velocidad 
media del fluido en dicha sección. 
 Q= VA 
Q = Caudal descargado en m³/min. 
A = area de la sección recta de la 
canalización, en m² 
V = velocidad media del fluido, en m/min. 
•1
7 
La potencia de un ventilador en función de la presión total 
desarrollada por el ventilador es: 
 
 
 
 
 
Q = caudal de aire o gas movido, en m³/min. 
ht = diferencia de presión total creada por el ventilador, en 
cm de agua 
D = Densidad del agua a la temperatura del fluido 
medidor del tiro en kg/m³ 
 
456000
DQhtHP 
•1
8 
 La relación entre la potencia desarrollada por un 
ventilador y la absorbida en su eje se denomina 
rendimiento mecánico, y se expresa por: 
 
 
 
 Los rendimientos pueden ser Totales, Estáticos o 
Dinámicos, cuando nos interesa el rendimiento total 
utilizamos presión total, en la ec. De la potencia 
desarrollada, si es Estático usamos la presión estática y si 
es el rend. Dinámico usamos la presión dinámica. 
 
sorbidaPotenciaAb
sarrolladaPotenciaDemecnd ..Re
•1
9 
Las leyes básicas de los ventiladores se 
refieren (1) a un cambio de la velocidad 
del ventilador (2) a variaciones de la 
densidad del gas manipulado (3) a un 
aumento o disminución del tamaño del 
ventilador (4) a la resistencia de la 
instalación 
•2
0 
Cambio de velocidad con un tamaño de ventilador, 
canalización y densidad del gas determinados. 
a).- el gasto varía en proporción directa con la 
relación de velocidades. 
 
b).- la presión estática varia con el cuadrado de la 
relación de velocidades. 
 
c).- la potencia absorbida por el ventilador varia 
con el cubo de la relación de velocidades. 
 
•2
1 
 
 Expresada en forma de ecuación nos queda: 
 
 
 a).- 
 
 
 
 
 b).- 
 
 
 
 
 c).- 
 
 
•2
2 
Cambio de la densidad del gas con un 
ventilador de tamaño dado que gira sin 
cambiar la velocidad para descargar un 
caudal constante en una canalización fija. 
 Tanto la potencia requerida como la 
presión estática varían directamente 
con la relación de densidades del 
gas. 
•2
3 
Expresada la ley numero 2 en forma de 
ecuación nos queda: 
 
 
•2
4 
 Cambio de densidad del gas con un ventilador 
de tamaño fijo girando a velocidadesvariables 
para descargar un peso constante de gas en 
una canalización fija. 
 a).- el volumen, la presión estática y la 
velocidad varían inversamente con la 
relación de densidades del gas y 
 b).-la potencia requerida para el 
accionamiento del ventilador varia 
inversamente con el cuadrado de la relación 
de densidades del gas. 
•2
5 
Expresada la ley numero 3 en forma de 
ecuación nos queda: 
 
a).- 
 
 
b).- 
•2
6 
 Variación de la densidad del gas con un 
tamaño de ventilador fijo girando a una 
velocidad variable para producir una presión 
de descarga constante para vencer la 
resistencia ofrecida por una canalización fija. 
 El volumen descargado, la velocidad (r.p.m) 
del ventilador y la potencia requerida 
varían con la raíz cuadrada de la relación de 
densidades del gas. 
•2
7 
Expresada la ley numero 4 en forma de 
ecuación nos queda: 
 
 
 
•2
8 
 
 Cambio de tamaño del ventilador girando a una 
velocidad (r.p.m) constante, una densidad constante 
del aire, con proporciones del ventilador uniformes, y 
con un punto fijo de las características nominales. 
 (a) el caudal descargado varía con el cubo de la 
relación de los diámetros de los rodetes; (b) la 
presión estática varía con el cuadrado de la relación 
de los diámetros de los rodetes; (c) la velocidad 
periférica varía con la relación de los diámetros de 
los rodetes; y (d) la potencia absorbida varía con la 
quinta potencia de la relación de los diámetros de 
los rodetes. 
•2
9 
 Expresada la ley numero 5 en forma de ecuación 
nos queda: 
 
 a).- 
 
 
 b).- 
 
 
 c).- 
 
 
 d).- 
 
•3
0 
 Cambio de tamaño del ventilador funcionando 
con velocidad periférica constante del rodete, 
densidad constante del aire, proporciones 
uniformes del ventilador y con un punto fijo de 
las características nominales. 
 (a) el caudal descargado y la potencia 
requerida varían con el cuadrado de la 
relación de los diámetros de los rodetes; (b) 
la presión de descarga permanece constante, 
y (c) la velocidad (r.p.m) varía inversamente 
con la relación de los diámetros de los 
rodetes. 
•3
1 
 Expresada la ley numero 6 en forma de 
ecuación nos queda: 
 
 a).- 
 
 
 b).- 
 
 
 c).- 
 
 
 
 
•3
2