Características de equipos para combustión

1. •1
Máquinas y Equipos
Térmicos
Tema III
CHIMENEAS
Y
VENTILADORES

2.  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

3.  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

4. 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

5. 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

6.  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

7.  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

8.  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

9.  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

10.  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

11.  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

12. •1
2

13. Efectos de la forma de las paletas sobre
la velocidad del aire
•1
3

14. •1
4

15.  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

16. 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

17. 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

18. 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
D
Qht
HP 
•1
8

19.  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.
sorbida
PotenciaAb
sarrollada
PotenciaDe
mec
nd 
.
.
Re
•1
9

20. 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

21. 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

22.  Expresada en forma de ecuación nos queda:
 a).-
 b).-
 c).-
•2
2

23. 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

24. Expresada la ley numero 2 en forma de
ecuación nos queda:
•2
4

25.  Cambio de densidad del gas con un ventilador
de tamaño fijo girando a velocidades variables
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

26. Expresada la ley numero 3 en forma de
ecuación nos queda:
a).-
b).-
•2
6

27.  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

28. Expresada la ley numero 4 en forma de
ecuación nos queda:
•2
8

29.  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

30.  Expresada la ley numero 5 en forma de ecuación
nos queda:
 a).-

 b).-
 c).-
 d).-
•3
0

31.  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

32.  Expresada la ley numero 6 en forma de
ecuación nos queda:
 a).-
 b).-
 c).-
•3
2