4.1 Componentes del sistema de evacuación de humos
A continuación se definen los diferentes componentes de los sistemas de evacuación de los PdC (Figura 17) y como van a ser utilizados en esta guía, ya que en diferentes normas y publicaciones se dan distintos significados para las mismas expresiones. Estos sistemas están compuestos por:
Chimeneas
Son los elementos encargados de evacuar los humos hasta el exterior de los edificios, por encima de la cubierta de los mismos. Su trazado es vertical, prácticamente en su totalidad; se componen de una o varias paredes que encierran al conducto en contacto con los humos.
Conductos de evacuacion de humos o de conexión Son los elementos de conexión entre las calderas y las chimeneas, o entre las calderas y el exterior de los edificios, pero sin llegar hasta la cubierta cuando la evacuación de humos se realiza por fachada.
Conductos de humos para calderas a gas tipo c
Para las calderas a gas de cámara cerrada (Tipo C) existen conductos de conexión especiales que mantienen la separación del circuito de humos respecto al local de ubicación en todo su recorrido. Están compuestos por dos conductos concéntricos, el interior se utiliza para la evacuación de los PdC, efectuándose la toma de aire por el conducto exterior; de este modo, en caso de falta de estanqueidad en el conducto de evacuación los humos no se dispersan en el ambiente, si no que son recogidos por el conducto de toma de aire.
Como contrapartida esta disposición impone una mayor pérdida de carga al circuito de combustión, ya que el aire se toma por un conducto de sección corona circular, con mayor rozamiento; por ello, en todos los catálogos de los fabricantes de calderas indican cuales son las longitudes y trazado máximos que admiten, según las características de los ventiladores que se hayan incorporado.
Otra solución es la de doble conducto, uno para toma de aire y otro para evacuación de los PdC, que provoca menos pérdidas de carga que la de conductos concéntricos, pero requiere una mayor garantía en la estanqueidad del conducto de humos.
Por motivos de seguridad, siempre que sea posible es mejor instalar conductos concéntricos.
Clasificación de las chimeneas
Las chimeneas pueden clasificarse de acuerdo a diferentes criterios: según su forma de funcionamiento, material en contacto con los humos, forma constructiva, etc.
Por la forma de funcionamiento
La clasificación básica se realiza por su forma de funcionamiento o tiro. Se distinguen los siguientes tipos:
• Tiro natural: es el incremento de presión producido por la diferencia de densidades entre el aire ambiente y los PdC, el cual es capaz de vencer las pérdidas de carga debidas al rozamiento de los humos con la propia chimenea permitiendo su salida hasta la cubierta; toda la chimenea trabaja en presión negativa (depresión).
• Tiro artificial: la diferencia de presión se crea por medios mecánicos:
– Tiro forzado: la evacuación de humos se realiza mediante ventiladores que impulsan los humos desde la parte baja de la chimenea, o extractores que los aspiran desde la parte alta. Si los ventiladores se sitúan en la parte inferior la chimenea trabaja en presión positiva (sobrepresión) y si lo están en la parte superior lo hacen en depresión.
– Tiro inducido: el tiro se induce por efecto Venturi mediante un ventilado. Esta solución no ha sido utilizada en la edificación.
Por motivos de seguridad la solución más adecuada es la de funcionamiento en depresión, de manera que si se producen fallos en la estanqueidad del conducto de humos se originen entradas de aire parásito, en lugar de fugas de humos causados por la sobrepresión del sistema de evacuación; para ello los ventiladores de las calderas deben ajustarse para vencer exclusivamente la pérdida de carga del circuito de humos interno de la caldera, más las correspondientes a la toma de aire y conducto de conexión, dejando los humos sin presión en su conexión a la chimenea, está ultima se dimensionará para tiro natural.
Para la misma potencia de calderas, las chimeneas de tiro natural requieren mayores secciones que las de tiro forzado, para tener menor pérdida de carga adecuada a la depresión del tiro.
Por el material
Por el material con el que están constituidos los conductos de humos se tienen chimeneas:
• Obra de fábrica: construidas con materiales refractarios (ladrillo, hormigón, etc.).
• Metálicas: realizadas con materiales metálicos (acero inoxidable, vitrificado, etc.).
• Plásticas: para combustible gaseoso y funcionamiento con baja temperatura de humos pueden utilizarse materiales plásticos.
Por la forma constructiva
Según la forma del conducto de humos se distinguen chimeneas:
• Circulares.
• Elípticas.
• Cuadradas.
• Rectangulares.
Por el número de usuarios
En función del número de usuarios a los que sirven (Figura 18), las chimeneas se clasifican en:
• Individuales: sirven para la evacuación de los humos de una única caldera.
• Colectivas: evacuan los PdC producidos por varias calderas; a ellas desembocan los conductos de evacuación de humos de cada una. Dentro de las
colectivas se distinguen a su vez dos tipos:
– Chimenea formada por dos conductos, uno principal y otro auxiliar en el que se van conectando los diferentes conductos de evacuación de humos.
– Chimenea de conducto único, en la que se van uniendo los conductos de evacuación de humos de las distintas calderas; este conducto puede ser de sección constante o variable.
Los sistemas de evacuación de humos deben soportar las condiciones de:
• Temperatura.
• Presión.
• Resistencia a los condensados.
• Resistencia a la corrosión.
• Resistencia al fuego de hollín.
Condiciones que dependerán del combustible utilizado y del tipo de calderas instaladas.
Los materiales utilizados deben soportar la temperatura y la acción agresiva de los humos (condensaciones, corrosiones y fuego de hollín); las chimeneas más habituales son las de materiales metálicos, si bien han sido muy utilizadas las chimeneas de obra de fábrica, comúnmente de materiales cerámicos o de hormigón; por último, para calderas de condensación a gas también se ofrecen materiales plásticos, usualmente el polipropileno.
Las uniones de las diferentes piezas deben permitir la estanqueidad del conjunto evitando la fuga de humos hacia los locales habitados; en este sentido son exigibles diferentes prestaciones para las chimeneas que trabajen con presión negativa (tiro natural) que para las que trabajen en sobrepresión.
Asimismo, las uniones deben de realizarse de tal manera que permitan la evacuación de los condensados hacia la base de la chimenea, impidiendo su salida por otros puntos.
Además, los fabricantes de las chimeneas deben dar información sobre las siguientes características:
• Resistencia térmica.
• Resistencia al flujo.
• Duración en minutos de la resistencia al fuego, externo e interno.
• Resistencia al hielo-deshielo.
En la norma EN 1433/03 “Chimeneas. Requisitos Generales” se define la clasificación y designación de las chimeneas, así como la información esencial que debe aportar el fabricante de las mismas.
Esta norma es de aplicación tanto a las chimeneas modulares metálicas, como a las chimeneas construidas a medida en obra, siendo:
• Sistema de chimenea modular: chimenea instalada a partir de elementos prefabricados compatibles, fabricados o especificados por un solo fabricante responsable de su producto para la totalidad de la chimenea.
• Chimenea prefabricada de obra: chimenea instalada o construida a medida de obra, utilizando una combinación de componentes compatibles de chimenea que pueden proveer uno o varios fabricantes.
Todas las chimeneas independientemente del material de la pared interior se designan conforme a la Norma UNE EN 1443, las características que deben indicarse en el marcado se muestran en la Tabla 6.
Clases de temperatura: indica la temperatura que soporta la chimenea; se tienen las clases indicadas en la Tabla 7.
El nivel de temperatura de la chimenea seleccionada debe ser igual o superior a la temperatura de los gases de la combustión del aparato, funcionando éste a su potencia nominal.
La temperatura empleada en los ensayos térmicos de las chimeneas es superior al nivel de temperatura declarado por el fabricante; esta diferencia proporciona un margen de seguridad frente a una anomalía en el funcionamiento del aparato.
En la Tabla 8 se dan las clases según la presión de funcionamiento, así como las presiones de ensayo.
La presión del conducto de conexión de humos será P1 o H1 cuando la presión calculada en la boca de salida de los gases de combustión del aparato no supere 200 Pa y H1 cuando sea superior; independientemente que la chimenea funcione en depresión.
Condensaciones: W (WET) si la chimenea es resistente a las condensaciones y D (DRY) cuando no lo es.
En la Tabla 9 se muestran las clases de chimeneas según su resistencia a la corrosión (1, 2 y 3). En la misma se incluyen los tipos de combustibles posibles para cada clase de chimenea.
Resistencia al fuego Interno de hollín: G si la chimenea es resistente y O si no lo es; siempre referido a fuego interno, no al que provenga del exterior. Seguido de la distancia mínima a materiales combustibles: es la distancia en mm que debe respetarse entre la superficie exterior de la chimenea y los materiales combustibles adyacentes a la misma.
Las chimeneas metálicas se designan conforme a la norma UNE EN 1856, de manera similar a la designación conforme a la norma UNE EN 1443, pero indicando el material del conducto en contacto con los humos (Tabla 10):
Chimeneas individuales
La solución más adecuada para la evacuación de humos es la de chimeneas individuales, con las que cada caldera dispone de su propio sistema de evacuación, evitándose interferencias entre las calderas de diferentes
usuarios (Figura 19).
Cuando en un mismo local se instalan varias calderas del mismo tipo, pueden conectarse a una chimenea vertical conjunta (Figura 20), siendo una solución común para calderas colectivas en cascada.
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