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Humos de combustión y chimenea

A partir del combustible, la potencia y el O₂, calcule cuánto humo sale de la caldera o el horno, a qué temperatura condensa y si la chimenea tiene tiro suficiente o necesita ventilador.

Herramienta de predimensionamiento y estimación: los resultados no sustituyen al proyecto, cálculo o informe firmado por un técnico competente ni la verificación conforme a las normas aplicables.

Predimensionamiento
Combustible y combustión

Energía del combustible que entra en el quemador u hogar. Una caldera de 8 t/h de vapor quema unos 6000 kW.

Chimenea

Tiro exigido: depresión que necesitan el hogar, el economizador y los conductos en la base de la chimenea. Las calderas con ventilador soplante y hogar presurizado pueden usar cero.

—Caudal real de humos en la chimenea
—

Tiro según la altura de la chimenea

Tiro natural, pérdidas por rozamiento y localizadas y tiro neto disponible en la base, para el diámetro indicado.

Toque el gráfico para ver los valores.

Volumen de humos según el O₂

El exceso de aire aumenta el caudal de humos, la velocidad y la pérdida de calor por la chimenea.

Toque el gráfico para ver los valores.

Siguiente paso

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Método, hipótesis y referencias

Ecuaciones utilizadas

Aire teórico: A0 = (2,664 C + 7,937 H + 0,998 S − O) ÷ 0,2314; exceso de aire EA = O₂ ÷ (20,9 − O₂); A = A0 (1 + EA)
Productos por kg: CO₂ = 3,664 C; H₂O = 8,936 H + humedad + 0,01 A; SO₂ = 1,998 S; N₂ = 0,7686 A + N; O₂ = 0,2314 A0 EA; Nm³ = Σ(mi ÷ Mi) × 22,414
Caudal real: Q = QN × (Tg ÷ 273,15) × (101 325 ÷ p_local); p_local según la atmósfera tipo ISO 2533
Rocío del agua: Tsat(pH₂O) según IAPWS-IF97; rocío ácido (Verhoff–Banchero): 1000 ÷ T = 2,276 − 0,0294 ln pH₂O − 0,0858 ln pSO₃ + 0,0062 ln pH₂O · ln pSO₃ (mmHg)
Tiro: Δp = g H (ρaire − ρh) − f (H ÷ D) ρh v² ÷ 2 − ΣK ρh v² ÷ 2; ventilador: P = Q · Δp_falta ÷ η

Hipótesis y límites

  • Combustión completa, sin CO ni inquemados; aire de combustión con 0,01 kg de agua por kg de aire seco.
  • Humos a la temperatura de la base en toda la altura (sin enfriamiento a lo largo de la chimenea); rugosidad de la pared de 1 mm.
  • Predimensionamiento para estudio y presupuesto. La altura y el diámetro finales dependen del proyecto de la caldera, del estudio de dispersión y de la autorización ambiental.

Normas y documentos técnicos

  • EN 13384-1:2015+A1:2019: Chimneys — Thermal and fluid dynamic calculation methods — Part 1: Chimneys serving one heating appliance
  • ASHRAE Handbook — HVAC Systems and Equipment, chapter "Chimney, Vent and Fireplace Systems"
  • Verhoff, F. H.; Banchero, J. T. Predicting dew points of flue gases. Chemical Engineering Progress, 70(8), 1974
  • ISO 2533:1975: Standard Atmosphere
  • Baukal, C. E. (ed.). Industrial Combustion Pollution and Control. CRC Press

Legislación y reglamentos en España y la UE

  • Real Decreto 1042/2017: medianas instalaciones de combustión y valores límite de emisión
  • Orden de 18 de octubre de 1976 sobre prevención y corrección de la contaminación atmosférica industrial: cálculo de la altura de chimeneas
  • UNE-EN 15259: requisitos de las secciones y sitios de medición

Preguntas frecuentes

¿Cómo se calcula el caudal de humos de una caldera?

Con el análisis del combustible se obtiene el aire teórico; el O₂ medido da el exceso de aire. Sumando CO₂, agua, SO₂, N₂ y O₂ por kg de combustible y multiplicando por el consumo se obtiene el caudal en Nm³/h. El caudal real es mayor porque el gas está caliente.

¿Cuál es la temperatura mínima de los humos en la chimenea?

Con combustibles con azufre, mantenga la pared metálica de 10 a 20 °C por encima del rocío ácido. Con gas natural y biomasa, el límite suele ser el rocío del agua, salvo que la chimenea esté preparada para condensación.

¿Cuándo necesita ventilador la chimenea?

Cuando el tiro natural, descontadas las pérdidas por rozamiento y localizadas, no alcanza la depresión que exigen el hogar y los conductos. Entonces se instala un ventilador de tiro inducido.