Cuestiones básicas para el diseño y construcción adecuado de chimeneas y puertos de muestreo, es en la actualidad, una cuestión importante a atender, tanto para satisfacer las regulaciones ambientales vigentes en las diferentes zonas o regiones geográficas, así como para contribuir en la mejora del medio ambiente y controlar las emisiones. Existen una serie de conceptos relacionados a las chimeneas y puertos de muestreo, en los cuales se sustentan ciertos criterios, alguno de los cuales mencionamos a continuación de forma breve.

 

Equipo de limpieza de aire.

El polvo, los humos y los gases tóxicos o corrosivos no deben descargarse a la atmósfera. Cada sistema de escape que maneje dichos materiales debe estar provisto de un filtro de aire adecuado. Como regla general, el ventilador de extracción debe ubicarse en el lado limpio de dicho equipo.

 

Descarga ensanchada.

La descarga ensanchada es una ampliación gradual a la salida del sistema de escape. El propósito de la descarga es reducir la velocidad de descarga de aire de manera eficiente; por lo tanto, la presión de velocidad disponible se puede recuperar y acreditar al sistema de escape en lugar de ser un desperdicio. Las consideraciones prácticas generalmente limitan la construcción del ensanchamiento de la descarga a un ángulo aproximado de 10 grados y una velocidad de descarga de aproximadamente 2.000 pies/min para los sistemas de escape normales. Una mayor racionalización o alargamiento de la descarga produce rendimientos deficientes. 

Sin embargo, debe tomarse en cuenta que, para una dispersión vertical óptima del aire contaminado, muchos diseñadores consideran que la velocidad de descarga de la chimenea no debe ser inferior a 3.000-3.500 pies/min. Cuando prevalecen estas consideraciones, el uso de la descarga ensanchada es cuestionable.

 

Salidas de escape o descarga.

El componente final del sistema de ventilación es la chimenea de escape o descarga. Hay dos razones para la colocación de una chimenea de escape en un sistema de ventilación. En primer lugar, el aire que sale de un sistema de escape local debe escapar del desarrollo del edifico. En segundo lugar, una vez que ha escapado de la envoltura del edificio, la pila debe proporcionar suficiente dispersión para que la pluma no cause una situación inaceptable cuando llegue al suelo.

Al colocar una chimenea de descarga en el techo de un edificio, el diseño considera muchos factores. El más importante es el patrón del aire a medida que pasa por el edificio. Incluso en el caso de un diseño de construcción simple con viento perpendicular, los patrones de flujo de aire sobre el edificio pueden ser complejos de analizar.

El aire fluye lejos de la zona de estancamiento de las partículas, lo que resulta en una corriente descendente cerca del suelo. Los vórtices están formados por la acción del viento que se produce en una zona de recirculación a lo largo de la parte delantera del techo o en las obstrucciones del techo, hacia abajo en el lado de sotavento y hacia adelante a lo largo del costado contra el viento del edificio.

Una zona de recirculación es un área donde una cantidad relativamente fija de aire se mueve de forma circular con el pequeño movimiento de aire a través del límite. Una descarga de pila en la zona de recirculación puede contaminar la zona. Todas las pilas deben penetrar en el límite de la zona de recirculación. 

Una pila que se descarga en esta región contaminará todo a sotavento de la pila. Todas las pilas deben extenderse lo suficiente como para que la pluma resultante no entre en la región de alta turbulencia en contra del viento de una toma de aire. La pila alta se usa a menudo para reducir la influencia del flujo turbulento, liberar el aire de escape por encima de la influencia del edificio y evitar la contaminación de las entradas de aire. 

El aire de escape de una chimenea a menudo no solo tiene un impulso ascendente debido a la velocidad de salida del aire de escape, sino también a la flotación debido a su densidad.

El diseño ideal extiende la pila lo suficientemente alto como para que la pluma en expansión no coincida con el límite de la región de la estela. La pila se extiende de modo que la pluma en expansión no se cruza con la región de altas turbulencias o cualquier cavidad de recirculación. Para evitar el arrastre del escape fas en la estela, las pilas deben terminar encima de la cavidad de recirculación.

 

Consideraciones básicas de diseño para chimeneas.

  • La velocidad de descarga y la temperatura del gas influyen en la altura efectiva de la misma.
  • El viento puede causar que la estela baje con relación a la altura de la chimenea, reduciendo la altura efectiva de la misma. La velocidad de descarga de la chimenea, entonces, debe ser al menos 1.5 veces la velocidad del viento para evitar que la descarga descienda. 
  • Una buena velocidad de la descarga es 3000 pies/min porque: Evita la acumulación para vientos de hasta 2000 pies/min. Las velocidades de viento más altas tienen efectos de dilución significativos. Aumenta la altura efectiva de la pila. Permite la selección de un ventilador más pequeño para proporcionar un punto de operación más estable en la curva del ventilador. Proporciona velocidad de transporte si hay polvo en el escape o si falla la limpieza del aire.
  • La alta velocidad de salida es un pobre sustituto de la altura de la chimenea. Por ejemplo, una chimenea de descarga requiere una velocidad superior a 8000 pies/min para penetrar en el límite de la cavidad de recirculación.
  • La velocidad terminal de la lluvia es de aproximadamente 2000 pies/min. Una velocidad de apilamiento superior a 2600 pies/min evitará que la lluvia ingrese a la pila cuando el ventilador está funcionando.
  • Ubique las chimeneas en el techo más alto del edificio cuando sea posible. Si no es posible, se requiere una chimenea mucho más alta para extenderse más allá de la estela de la construcción más alta, u otro obstáculo.
  • Se debe evitar el uso de una rejilla. La rejilla se convierte en un obstáculo y la chimenea debe elevarse para evitar el efecto de estela de la rejilla.
  • La mejor forma de chimenea es un cilindro recto. Si se requiere un drenaje, se prefiere una chimenea vertical. Además, el ventilador debe estar provisto de un orificio de drenaje y el conducto debe estar ligeramente inclinado hacia el ventilador.
  • No se deben usar gorros de lluvia. La tapa de lluvia dirige el aire hacia el techo, aumenta la posibilidad de reingreso y causa exposiciones al personal de mantenimiento en el techo. Además, las forras de lluvia no son efectivas. Un estudio de campo con una gorra de lluvia estándar correctamente instalada mostró un rendimiento deficiente.  Una chimenea de 12 pulgadas de diámetro pasó el 16% de toda la lluvia y hasta el 45% durante las tormentas individuales.
  • La separación de los puntos de escape de las tomas de aire puede reducir el efecto de la reentrada aumentando la dilución.
  • En algunas circunstancias, varios sistemas de extracción pequeños se pueden conectar a un único conducto de escape para proporcionar una dilución interna y reducir así la reentrada.
  • Un enfoque combinado de descarga vertical, altura de chimenea, tomas de aire remotas, dispositivo de limpieza de aire adecuado y dilución interna puede ser efectivo para reducir las consecuencias de la reentrada.
  • Una chimenea alta no es un sustituto adecuado para un buen control de la emisión. La reducción lograda por dispositivos de limpieza de aire diseñados adecuadamente puede tener un impacto significativo en la reentrada potencial.

 

Referencia bibliográfica: 

Título del libro: “Industrial Ventilation: A manual of Recommended Practice”. Autor: American Conference of Governmental Industrial Hygienist.