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Gases de combustão e chaminé

A partir do combustível, da potência e do O₂, calcule quanto gás sai da caldeira ou do forno, em que temperatura ele condensa e se a chaminé tem tiragem suficiente ou se é preciso exaustor.

Ferramenta de pré-dimensionamento e estimativa: os resultados não substituem projeto, cálculo ou laudo assinado por profissional habilitado nem a verificação conforme as normas aplicáveis.

Pré-dimensionamento
Combustível e queima

Energia do combustível que entra no queimador ou na fornalha. Uma caldeira de 8 t/h de vapor queima cerca de 6.000 kW.

Chaminé

Tiragem exigida: depressão que a fornalha, o economizador e os dutos precisam na base da chaminé. Caldeiras com ventilador forçado e fornalha pressurizada podem usar zero.

—Vazão real de gases na chaminé
—

Tiragem conforme a altura da chaminé

Tiragem natural, perdas por atrito e localizadas e tiragem líquida disponível na base, para o diâmetro informado.

Toque no gráfico para ver os valores.

Volume de gases conforme o O₂

Ar em excesso aumenta a vazão de gases, a velocidade e a perda de calor pela chaminé.

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Próximo passo

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Perda de carga nos dutos e exaustor →

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Método, hipóteses e referências

Equações usadas

Ar teórico: A0 = (2,664 C + 7,937 H + 0,998 S − O) ÷ 0,2314; excesso de ar EA = O₂ ÷ (20,9 − O₂); A = A0 (1 + EA)
Produtos por kg: CO₂ = 3,664 C; H₂O = 8,936 H + umidade + 0,01 A; SO₂ = 1,998 S; N₂ = 0,7686 A + N; O₂ = 0,2314 A0 EA; Nm³ = Σ(mi ÷ Mi) × 22,414
Vazão real: Q = QN × (Tg ÷ 273,15) × (101.325 ÷ p_local); p_local pela atmosfera padrão ISO 2533
Orvalho da água: Tsat(pH₂O) pela IAPWS-IF97; orvalho ácido (Verhoff–Banchero): 1000 ÷ T = 2,276 − 0,0294 ln pH₂O − 0,0858 ln pSO₃ + 0,0062 ln pH₂O · ln pSO₃ (mmHg)
Tiragem: Δp = g H (ρar − ρg) − f (H ÷ D) ρg v² ÷ 2 − ΣK ρg v² ÷ 2; exaustor: P = Q · Δp_falta ÷ η

Hipóteses e limites

  • Combustão completa, sem CO nem inqueimados; ar de combustão com 0,01 kg de água por kg de ar seco.
  • Gases à temperatura da base em toda a altura (sem resfriamento ao longo da chaminé); rugosidade da parede de 1 mm.
  • Pré-dimensionamento para estudo e orçamento. A altura e o diâmetro finais dependem do projeto da caldeira, do estudo de dispersão e da licença ambiental.

Normas e 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

Legislação e regulamentos no Brasil

  • Resolução CONAMA nº 382/2006 e nº 436/2011: limites de emissão de poluentes atmosféricos para fontes fixas novas e existentes
  • ABNT NBR 10700 e NBR 10701: planejamento de amostragem e pontos de coleta em dutos e chaminés
  • Exigências estaduais de altura e dispersão (por exemplo, normas da CETESB em São Paulo)

Perguntas frequentes

Como calcular a vazão de gases de uma caldeira?

Pela análise do combustível calcula-se o ar teórico; o O₂ medido dá o excesso de ar. Somando CO₂, água, SO₂, N₂ e O₂ por kg de combustível e multiplicando pelo consumo, tem-se a vazão em Nm³/h. A vazão real é maior porque o gás está quente.

Qual a temperatura mínima dos gases na chaminé?

Com combustíveis com enxofre, mantenha a parede metálica de 10 a 20 °C acima do orvalho ácido. Com gás natural e biomassa, o limite costuma ser o orvalho da água, se não houver material resistente à condensação.

Quando a chaminé precisa de exaustor?

Quando a tiragem natural, descontadas as perdas por atrito e localizadas, não atinge a depressão que a fornalha e os dutos exigem. Aí entra um ventilador de tiragem induzida.