Tipos y diseños de estructuras de chimeneas de acero.

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Una chimenea de acero es una estructura alta, estrecha y cónica con una sección transversal circular. Ideal para trabajos de proceso con pequeña capacidad calorífica y corto tiempo de calentamiento. Este artículo presenta diferentes tipos de chimeneas de acero diseñadas.

Tipos de estructuras de chimenea de acero.

Los tipos de construcción de chimeneas de acero se dividen en dos categorías principales:

1. Chimenea de acero independiente
2. chimenea de acero

1. Chimenea de acero independiente

Una chimenea se conoce como chimenea independiente cuando las fuerzas laterales (viento o sísmicas) se transfieren a los cimientos por la acción en voladizo de la chimenea. La chimenea autoportante junto con la base permanece estable en todas las condiciones de trabajo sin soportes adicionales. Las chimeneas independientes se fabrican hasta 10 m de diámetro y de 50 m a 100 m de altura.

Figura 1: Chimenea de acero independiente

2. Chimenea de acero guía

En las chimeneas de acero alto, se unen cuerdas o tirantes de alambre de acero dulce para transmitir fuerzas laterales. Tales chimeneas de acero se conocen como: chimenea de acero.
En las chimeneas de acero arriostradas, no todas las cargas aplicadas externamente (viento, fuerzas sísmicas, etc.) son completamente soportadas por la cubierta de la chimenea. Estos chicos adjuntos o estancias comparten estas cargas aplicadas. Estos tensores o tirantes aseguran la estabilidad de las chimeneas de acero con tensores. Estas chimeneas de acero pueden estar equipadas con 1, 2 o 3 pares de tirantes. Cada juego de tensores tiene 3 o 4, a veces 6 cables conectados al collar. Cuando se usa un juego de tensores, los tensores se sujetan al collar a 1/3 o 1/4 de la altura desde la parte superior. Cuando se utilizan varios juegos de tirantes, éstos se utilizan a diferentes alturas.

Figura 2: Chimenea de acero guiada

Diseño de estructura de chimenea de acero.

Selección de chimenea de acero

Los factores considerados al elegir el tipo de chimenea de acero son:

• Rentabilidad
• El número de unidades utilizadas, el tipo de equipo y el tipo de combustible.
• Considere el área de superficie, la eficiencia energética y los requisitos de tiro cuando use una chimenea para su caldera.
• Modo de funcionamiento del equipo
• Temperatura de los humos antes de entrar en la chimenea y su cambio.
• Datos sobre gravedad específica, contenido de polvo y agresividad de los gases de combustión.
• Regulaciones legales locales para altura, dispersión de cenizas, disposiciones de luces de advertencia de aviación de puesta a tierra y salud.
• modo de erección
• Seleccione el tipo de revestimiento en función de la composición de los gases de combustión.

Placa de acero para chimenea

• El ancho de la placa de acero requerido está entre 0,9 m y 2,5 m (el más común es 1,50 m).
• El espesor mínimo de la placa de acero es de 6 mm.
• El espesor de la placa de acero en las dos secciones superiores de la chimenea es de al menos 8 mm para soportar más corrosión en la parte superior de la chimenea.
• El espesor de la placa de acero en la parte abocinada deberá ser igual o mayor que el espesor de la parte más baja de la parte cilíndrica.
• Los espesores de chapa disponibles son 5, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56 y 63 mm.

apertura de lejía

• También llamada apertura de lejía. Apertura de chimenea.
• Se proporciona en la entrada de gases de combustión. Estos gases provienen del horno de la caldera.
• El área de la abertura trasera se mantiene aproximadamente un 20 % más grande que el área de la sección transversal interna de la chimenea.
• El ancho máximo de la apertura de la recámara es 2/3 del diámetro.
• Se debe aplicar refuerzo alrededor de la apertura de la recámara para compensar el material eliminado.
• de refuerzo vertical La relación entre el diámetro y la cuerda larga perpendicular a la cara de la abertura debe ser un 20 % mayor que el material removido.
• de raya horizontal Las barras de refuerzo por encima y por debajo de la abertura se mantienen iguales a las barras longitudinales.
• Los rigidizadores proporcionan suficiente rigidez vertical.
• Los refuerzos deben distribuirse por encima y por debajo de la abertura para transferir y distribuir las tensiones al acero de la chimenea.
• Una chimenea de acero autoportante mantiene la abertura de cola muy por encima de la base de la antorcha para que no se extienda hacia la base de la antorcha.
• Si una chimenea de acero tiene una abertura para el tubo de escape, dos aberturas para el tubo de escape en la misma dirección, dos aberturas para el tubo de escape en ángulo recto y tres aberturas para el tubo de escape, como se muestra en la Figura 3.
• El ancho de la abertura no debe exceder un tercio del diámetro de la chimenea en ese plano.

Figura 3: Abertura de brecha o abertura de humos

placa base de chimenea de acero

Se puede utilizar acero estructural, hierro fundido o acero fundido como placa base para chimeneas de acero. Es preferible adoptar una placa base de acero estructural en comparación con otros tipos. El ancho de la placa de acero debe ser lo suficientemente ancho para transferir esfuerzos de compresión a la cimentación. El espesor de la placa base debe ser tal que el esfuerzo de flexión y el esfuerzo cortante de la placa base no excedan el esfuerzo de flexión y cortante permisible.

Fuerzas que actúan sobre una chimenea de acero.

1. Peso muerto de la chimenea de acero

peso muerto de la chimenea de acero, SW Actúa verticalmente y se expresa como:
dónde:
Día: Diámetro de la chimenea, m
t: Espesor de la placa de acero, m
h: altura Unidades métricas para chimeneas de acero por encima de la sección XX 79 kN/m² es el peso unitario del acero El esfuerzo de compresión en la placa de acero transversal debido al propio peso de la chimenea es igual a la altura de la sección transversal de la chimenea de 0,079 tome.

2. Peso del revestimiento

Peso del revestimiento de chimenea de acero w_l, También puede moverse verticalmente. Se supone que el espesor del revestimiento de ladrillo es de 100 mm.

(20 kN/m³ ) es el peso unitario del revestimiento de ladrillo en la Ecuación 2.

3. Presión del viento

La presión del viento actúa horizontalmente y depende de la forma, ancho, alto, ubicación y condiciones climáticas de la estructura. La presión del viento por unidad de área aumenta con la altura de la estructura sobre el suelo. Para simplificar el diseño, la chimenea de acero se divide en segmentos de igual altura. Cada segmento se puede mantener incluso hasta 10 m. Se puede suponer que la fuerza de la presión del viento en el área de cada segmento es uniforme. La fuerza de presión del viento correspondiente a la altura media de cada segmento se da en IS: 875-1984.
dónde:
K: factor de forma. Describe la forma de la estructura. La parte cilíndrica tiene un factor de forma de 0,7. PI: Fuerza de la presión del viento
d’: Diámetro exterior de la chimenea

4. Fuerza sísmica

Las fuerzas sísmicas actúan horizontalmente sobre las estructuras. Para calcular la tensión en cualquier punto de una chimenea de acero, se consideran las siguientes combinaciones de carga:

1. Peso muerto + carga de viento + efecto de temperatura
2. Peso propio + carga sísmica (terremoto) + efecto temperatura

Solo se tiene en cuenta la peor combinación de efectos de las fuerzas sísmicas (terremotos) y las influencias del viento.

momento de flexión

Momento de flexión de una chimenea de acero independiente

La fuerza del viento actúa como una carga uniformemente distribuida sobre una chimenea de acero independiente. A los efectos de determinar el momento flector en cualquier sección de una chimenea de acero, se supone que la fuerza del viento actúa a una altura intermedia por encima de la sección.momento de flexión debido al viento en la sección transversal,tiempo A pocos metros de la cima:

Los esfuerzos sobre las fibras extremas de una chimenea de acero debido al viento son iguales.

Esfuerzo de flexión de una chimenea de acero debido al viento

El esfuerzo de flexión fw en el extremo de la chimenea de acero debido al momento de vuelco Mw está dado por
IS: 6533-1971 Código de práctica para “Diseño y construcción de chimeneas de acero” Recomendación Los valores de módulo de sección para anillos de chimenea de acero sin aberturas de recámara son:

estrés permitido

El lado contra el viento de una chimenea de acero experimenta tensiones de tracción debido a los efectos combinados del viento y el peso de la chimenea de acero. El lado de sotavento de una chimenea de acero está sujeto a tensión de compresión debido a los efectos combinados del viento, el peso de la chimenea de acero y el peso del revestimiento. Por el lado de la compresión, la eficiencia de la unión depende de la resistencia al corte y al aplastamiento de los remaches y no de la resistencia a la tracción de las placas. La eficiencia de la junta en el lado de compresión es del 100%. La eficiencia de la junta en el lado de tracción es del 70%. Para evitar el aplanamiento de la placa de acero del lado de tensión o de barlovento y el pandeo de la placa de acero del lado de compresión o de sotavento, se adopta que el esfuerzo de compresión permisible del área transversal total sea menor que el esfuerzo de tensión permisible de la sección transversal . área transversal neta. Los esfuerzos de tensión axial, cortante y de apoyo para chimeneas de acero deben adoptarse como se especifica en IS: 800-1984. Tensiones admisibles de compresión axial y flexión de las tablas IS 6533.