Apuntes sobre Selección de Chimeneas de FORMATEC CRITERIOS DE DISEÑO SEGÚN LA NUEVA VERSIÓN DE NORMA UNE 123.001 DE JULIO DE 2.012. PARTE 1. En primer lugar seleccionaremos el material idóneo, y reglamentario de la chimenea. El material a seleccionar, así como sus características depende principalmente del combustible y tipo de generador. Tipo de combustible: o Tipo 1: como el gas natural. o Tipo 2: como el gasóleo de bajo contenido de azufre ( 0,2 % en masa). o Tipo 3: como diversos combustibles sólidos: pellets, madera natural, carbón. Tipo de generador: o Caldera genérica estándar. o Caldera genérica de baja temperatura. o Caldera genérica de condensación. o Caldera estanca tipo C, estándar o de baja temperatura, de Potencia Nominal, P n 70 kw. o Caldera estanca tipo C, de condensación, de Potencia Nominal, P n 70 kw. o Chimenea de salón, estufa o insertable genérico. o Otros como grupos electrógenos, o, extracciones de cocinas industriales. Tipo de chimenea: o Individual. o Colectiva en cascada, o,multientrada. El fabricante del generador nos indicará el tipo de generador: estándar, baja temperatura, o condensación. Así como el sistema de evacuación de humos, donde el sistema tipo C, se produce en una cámara estanca, y el generador toma el aire directamente del exterior, expulsando, los humos al exterior mediante el tiro forzado de un ventilador (normalmente). Recordemos los tipos de generador o caldera: Estándar es el generador antiguo o convencional, que precisa trabajar a alta temperatura, cuya temperatura media viene o puede venir limitada a partir de su diseño. Son generadores en desuso por sus bajos rendimientos. Baja temperatura, es una caldera que puede funcionar continuadamente con una temperatura de agua de alimentación entre 35 y 40 ºC y que, en determinadas circunstancias, puede producir condensación. Son la mayoría de los generadores. Condensación, es una caldera diseñada para poder condensar de forma permanente una parte importante el vapor de agua contenido en los gases de la combustión. Estos son los generadores que se están imponiendo en la actualidad debido a sus altos rendimientos.
Empleando las tablas que veremos un poco más adelante, seleccionaremos rápidamente las chimeneas y conductos de unión, para las aplicaciones habituales. En general una chimenea es una estructura compuesta de una o varias paredes que encierran uno o varios pasos de gases que evacúan los productos de la combustión desde la salida del aparato que los genera, hasta la cubierta del edificio. Esta estructura se compone habitualmente de un tramo horizontal o conducto de unión, y de un tramo vertical. Recordemos que una chimenea individual es aquella que presta servicio a un solo aparato. Siendo una chimenea colectiva aquella que presta servicio a varios aparatos. El conducto de unión equivale en chimeneas individuales al tramo horizontal de la chimenea. En chimeneas colectivas en configuración multientrada es el conducto de evacuación de gases que conecta la salida del aparato con la chimenea colectiva.
En chimeneas colectivas en configuración cascada es el conducto de evacuación de gases que conecta la salida del aparato con el tramo horizontal de la chimenea colectiva o colector.
Para el combustible 1 seleccionaremos los materiales interiores que cumplan con las siguientes designaciones: UNE-EN 1856-1. CHIMENEA INDIVIDUAL O COLECTIVA Combustible 1 Chimeneas Individuales Chimeneas Colectivas Multientrada 1) Chimeneas Colectivas en Cascada 1) Caldera Genérica Estándar T250 N1 D V1-MI1 O T250 N1 D V1-MI1 O T250 N1 D V1-MI1 O T160P1 W V1-MI1 O T160 N1 W V1-MI1 O T160 N1 W V1-MI1 O Baja Temperatura T160N1 2) W V1-MI1 O Condensación T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O Caldera estanca, estándar o baja T160 P1 W V1-MI1 O T160 P1 W V1-MI0 O T160 N1 W V1-MI1 O temperatura y, T160 N1 2) W V1-MI1 O P n 70 kw Caldera estanca, condensación, y, T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O P n 70 kw Chimenea salón, estufa o insertable T450 N1 D V1-MI1 O 1) El dimensionado será en depresión para calderas estándar y de baja temperatura, y en sobre presión para las calderas de condensación. 2) Para el tramo vertical. Combustible 1 Caldera Genérica Estándar Baja Temperatura Condensación Caldera estanca, estándar o baja temperatura y, P n 70 kw Caldera estanca, condensación, y, P n 70 kw Chimenea salón, estufa o insertable Conductos de unión rígidos UNE-EN 1856-2. CONDUCTOS DE UNIÓN Conductos interiores entubamiento rígido Conductos interiores entubamiento flexibles T250 N1 D V1-MI1 O T250 N1 D V1-MI1 O T250 N1 D V1-MI1 O T160 N1 W V1-MI1 O T160 N1 W V1-MI1 O T160P1 W V1-MI1 O T160N1 2) W V1-MI1 O T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O T160 P1 W V1-MI0 O T160 N1 W V1-MI1 O T160 P1 W V1-MI1 O T160 N1 2) W V1-MI1 O T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O T120 P1 W V1-MI2 O T450 N1 D V1-MI1 O T450 N1 D V1-MI1 O T450 N1 D V1-MI1 O
Para el combustible 2 seleccionaremos los materiales interiores que cumplan con las siguientes designaciones: UNE-EN 1856-1. CHIMENEA INDIVIDUAL O COLECTIVA Combustible 2 Chimeneas Individuales Chimeneas Colectivas Multientrada 1) Chimeneas Colectivas en Cascada 1) Caldera Genérica Estándar T300 N1 D V2-MI1 O T300 N1 D V2-MI1 O T300 N1 D V2-MI1 O T200P1 W V2-MI2 O T200 N1 W V2-MI2 O T200 N1 W V2-MI2 O Baja Temperatura T160N1 1) W V1-MI1 O T120 P1 W V2-MI2 O T120 P1 W V2-MI2 O T120 N1 W V2-MI2 O Condensación T120 N1 1) W V2-MI2 O 1) Para el tramo vertical. Combustible 2 Caldera Genérica Estándar Baja Temperatura Condensación Conductos de unión rígidos UNE-EN 1856-2. CONDUCTOS DE UNIÓN Conductos interiores entubamiento rígido Conductos interiores entubamiento flexibles T300 N1 D V2-MI1 O T300 N1 D V2-MI1 O T300 N1 D V2-MI2 O T200 N1 W V2-MI2 O T200 N1 W V2-MI2 O T200N1 W V2-MI3 O T120 P1 W V2-MI2 O T120 P1 W V2-MI2 O Para el combustible 3 seleccionaremos los materiales interiores que cumplan con las siguientes designaciones: Combustible 3 Caldera Genérica Baja Temperatura Chimeneas de salón abiertas Chimeneas de salón cerradas, estufas o insertables, de leña Chimenea salón, estufa o insertable, de pellets UNE-EN 1856-1. CHIMENEA INDIVIDUAL O COLECTIVA Chimeneas Individuales Chimeneas Colectivas Multientrada Chimeneas Colectivas en Cascada T450 N1 D V3-MI2 G T200 N1 W V2-MI2 G T400 N1 D V3-MI2 G T450N1 D V3-MI2 G T200 N1 D V3-MI2 G
UNE-EN 1856-2. CONDUCTOS DE UNIÓN Combustible 3 Conductos de unión rígidos Conductos interiores entubamiento rígido Conductos interiores entubamiento flexibles Caldera Genérica T450 N1 D V3-MI2 G T450 N1 D V3-MI2 G T450 N1 D V3-MI3 G Baja Temperatura Chimeneas de salón abiertas T400N1 D V3-MI2 G T400N1 D V3-MI2 G T400N1 D V3-MI3 G Chimeneas de salón cerradas, estufas o T450N1 D V3-MI2 G T450 N1 D V3-MI2 G T450N1 D V3-MI3 G insertables, de leña Chimenea salón, estufa o insertable, de pellets T200N1 D V3-MI2 G T200N1D V3-MI2 G T200 N1 D V3-MI3 G Las designaciones citadas en las 6 tablas anteriores son según las Normas UNE-EN 1856-1, y UNE-EN 1856-2. Las chimeneas designadas conforme a la Norma UNE-EN 1856-1 pueden emplearse en las instalaciones como: Tramo vertical. Tramo horizontal. Conducto de unión. Conducto interior para entubamiento. Las chimeneas designadas conforme a la Norma UNE-EN 1856-2 pueden emplearse exclusivamente como: Conducto de unión. Conducto interior para entubamiento. Deberemos conocer lo que significan las designaciones que hemos visto. Nivel de temperatura El nivel de temperatura que resista la chimenea elegida debe ser igual o superior a la temperatura de los gases de la combustión funcionando a potencia nominal (máxima declarada por el fabricante). Los niveles de temperatura existentes son los siguientes:
Clase según la temperatura Temperatura nominal de funcionamiento Margen de Seguridad T080 80 ºC + 20 ºC T100 100 ºC + 20 ºC T120 120 ºC + 30 ºC T140 140 ºC + 30 ºC T160 160 ºC + 30 ºC T200 200 ºC + 50 ºC T250 250 ºC + 50 ºC T300 300 ºC + 50 ºC T400 400 ºC + 100 ºC T450 450 ºC + 100 ºC T600 600 ºC + 100 ºC Observamos que cada nivel de temperatura resiste en los ensayos una temperatura superior que dará a la chimenea un margen de seguridad frente a una anomalía en el funcionamiento del aparato y una eventual subida de temperatura de los gases de la combustión. En algunos casos como en los aparatos de combustible sólido, se recomienda seleccionar una chimenea cuyo nivel de temperatura sea al menos 50 ºC superior a la temperatura de los gases de combustión a potencia nominal del aparato. Nivel de presión Las chimeneas pueden presentar distintos niveles de estanqueidad en función de la presión a la que pueden verse sometidas. Existen los siguiente niveles de presión:
Clase Caudal de fuga l/(s.m2) Presión de ensayo Tipo de presión N1 2,0 40 Pa N2 3,0 20 Pa Negativa P1 0,006 200 Pa P2 0,120 200 Pa H1 0,006 5000 Pa Positiva H2 0,120 5000 Pa Lógicamente habrá que seleccionar el nivel de presión en función de la aplicación si es para chimeneas con presión negativa o tiro natural, o son chimeneas que tienen presión positiva o sobrepresión. La tabla siguiente resume el nivel de presión necesario en función del tipo de presión de funcionamiento y la disposición de la chimenea: Funcionamiento en depresión Tramo horizontal Calderas estándar o baja temperatura Tramo vertical N1 P1, H1 Tramo horizontal P 200 Pa P > 200 Pa P1, H1 H1 P 0 Pa N1 Funcionamiento en sobrepresión Tramo vertical Instalación interior P 200 Pa P > 200 Pa P 0 Pa P1, H1 H1 N1 Instalación exterior P 200 Pa P1, P2, H1, H2 P > 200 Pa H1, H2 En el caso de chimeneas individuales o colectivas en las configuraciones en cascada, conectadas a calderas de condensación, debido al elevado riesgo de fuga de condensados que existe en las instalaciones con calderas de condensación, especialmente en los tramos horizontales de las chimeneas conectadas a ellas, los requisitos deben ser más exigentes que los requisitos establecidos para el caso general.
Así independientemente del método de cálculo, en depresión o sobrepresión, el tramo horizontal o conducto de unión debe ser P1 o H1 cuando la presión de salida de los gases de la caldera de condensación no supere los 200 Pa, y deberá ser H1 cuando la presión de salida de los gases de la caldera supere el valor de los 200 Pa. Resistencia a los condensados Existen 2 clases de resistencias a los condensados: W, resistente a los condensados. D, no resistente a los condensados. En condiciones de trabajo húmedas la resistencia a los condensados debe ser W. La clase W no garantiza por sí sola la ausencia de fugas de condensados con calderas de condensación, especialmente en los tramos horizontales o cuando el dimensionamiento es con presión positiva (tiro forzado). Por ello deberán respetarse con especial cuidado las indicaciones del fabricante de la chimenea para este tipo de instalaciones. Resistencia a la corrosión Se definen 3 clases de resistencia a la corrosión: V1, V2, y V3. Se diferencian en la capacidad de resistencia de la pared interior de la chimenea para resistir el ataque corrosivo de los gases de combustión, correspondiendo la máxima resistencia con la clase V3, y la mínima con la clase V1. Cada clase de combustible tiene una clase de corrosión mínima recomendable. Condiciones de trabajo Combustible tipo 1 Combustible tipo 2 Combustible tipo 3 Seco (D) V1, V2, ó V3 V2, ó V3 V2, ó V3 Húmedas (W) V1, V2 V2 - Cuando una chimenea venga con el marcado Vm significa que el fabricante no la ha sometido a ningún ensayo de corrosión. Material de la pared interior Además de la resistencia a la corrosión, el material de las chimeneas debe tener unas características tanto en su pared interior, como en su pared exterior, que posteriormente analizaremos. La designación de la pared interior se clasifica en 4 clases que van de mayor a menor resistencia a la corrosión: MI3, MI2, MI1, y, MI0.
Clase de material según la Norma UNE 123.001: 2012 Tipo de material admisible Denominación AISI (europea) Espesor mínimo tubería rígida Designación según UNE EN 1856 MI3 Acero inoxidable 904L (1.4539) 0,40 L70040 MI2 Acero inoxidable 316L (1.4432) 316L (1.4404) 316Ti (1.4571) 316 0,40 L60040 L50040 L50040 L40040 Acero vitrificado por ambas caras 1-0,80 L80080 Acero inoxidable 444 (1.4521) 0,40 L99040 MI1 304L (1.4307) L30040 304 (1.4301) L20040 EN AW-6060 L13080 MI0 Aluminio EN AW-1200A 0,80 L11080 EN AW-4047A L10080 Resistencia al fuego de hollín Las clases de resistencia al fuego de hollín son: Resistente: G. No Resistente: O.
Material de la pared exterior Los materiales de la pared exterior de la chimenea dependerá de las condiciones del contorno, estableciéndose 4 categorías que van desde la ME3 para ambientes más agresivos, hasta la categoría ME0 para los más favorables, tal y como muestra la siguiente tabla: Condiciones del entorno Instalación interior de ambiente no contaminado (locales habitables, patinillos, etc). Instalación interior en locales técnicos (salas de máquinas, cocinas industriales, etc). Instalación en patio de ventilación interior Instalación exterior en zona alejada de la costa y poco contaminada. Instalación exterior en zona costera o en zona industrial con ambiente contaminado. Instalación interior y ambiente contaminado, con presencia de cloro u otros agentes corrosivos. Instalación en ambientes especiales agresivos o particularmente sensibles a la corrosión (plataformas marítimas, barcos, laboratorios químicos, etc). Clase de material exterior ME0 ME0+ ME1 ME1 ME2 ME2 ME3
Las clases de material exterior pueden ser: Clase de material según la Norma UNE 123.001: 2012 Tipo de material admisible Denominación AISI (europea) Espesor mínimo tubería rígida ME3 Acero inoxidable 904L (1.4539) 0,40 Acero inoxidable 316L (1.4432) 0,40 ME2 316L (1.4404) 316Ti (1.4571) 316 Acero inoxidable 444 (1.4521) 0,40 304L (1.4307) ME1 304 (1.4301) ME0/ME0+ lacado Cobre - UNE-EN 1652 0,50 ME0+ Acero Inoxidable 430Ti (1.4510) 430 (1.4016) 0,40 0,40 Aluminio EN AW-6060 0,80 EN AW-1200A ME0 Acero aluminizado EN AW-4047 1.0226 ASI20 0,40 Alucinc 1.0226 AZ150 Acero Galvanizado 1.0226 Z275 Marcado de los elementos y tramos de la chimenea Los tramos rectos, los elementos y los terminales de la chimenea deben estar marcados con información sobre las características del material de la chimenea, y si no es posible, sobre la etiqueta o el embalaje de la chimenea: Designación del producto. Nombre o marca del fabricante.
Lote de fabricación o referencia del producto del fabricante/identificación del producto/código. Si procede, flecha que indique la dirección de los humos. Aunque los tramos rectos, los elementos y los terminales de la chimenea vengan marcados. En ese caso también su embalaje debe ir marcado con la designación del producto, nombre o marca comercial del fabricante, y diámetro nominal. El fabricante de la chimenea debe facilitar una placa de chimenea fabricada con un material duradero que debe incluir como mínimo la siguiente información: Nombre o marca comercial del fabricante. Espacio para la designación de la chimenea finalmente instalada. Espacio para el diámetro nominal. Espacio para la distancia instalada al material combustible, indicada en milímetros. Espacio para los datos del instalador y la fecha de instalación. Una vez finalizada la instalación de la chimenea deberá colocarse la placa de la chimenea en un sitio visible. Esta será cumplimentada por el instalador antes de su colocación. Resumen del marcado y selección del material de la chimenea Es vital para la durabilidad y buen funcionamiento en condiciones de seguridad la correcta selección del material interior y exterior de una chimenea, en función del tipo de generador y combustible principalmente. Por ello el instalador y/o diseñador del sistema de evacuación deben conocer el significado de los caracteres que forman el marcado de la chimenea, así como conocer su selección. Al margen de la selección del material de la chimenea, también habrá que preocuparse del correcto trazado, aislamiento, dimensionado, instalación y mantenimiento.
REMATE DE LA CHIMENEA Se deberán respetar al menos las siguientes distancias mínimas respecto al propio tejado, como a edificios externos. Distancias respecto al propio tejado o cubierta. Se debe situar el remate de la chimenea a más de 1 metro por encima de la cubierta o cumbrera del propio tejado, cuando la inclinación es menor de 20º, o la cubierta es plana. Si la cubierta es inclinada, con inclinación superior o igual a 20º, se podrá optar por: o Situar el remate un metro por encima de la cumbrera del tejado. o Separar el remate de la chimenea en más de 2,5 m de la cumbrera del tejado (y sobresalir 1 m del punto del tejado por donde remata). Distancias respecto a obstáculo en el propio tejado o cubierta. Deberá cumplirse al menos de una de las condiciones siguientes: - El remate se eleve más de 1 m por encima del obstáculo, o,
- la chimenea se instala a una distancia en horizontal del obstáculo mayor de 2 veces la altura del mismo. Si existen aberturas o ventanas situadas en el mismo tejado o cubierta donde está ubicada la chimenea deberá cumplirse: El remate de la chimenea debe elevarse 1 m por encima del punto más elevado de cualquier abertura o ventana, y además, la distancia, medida sobre la superficie del tejado o cubierta, desde la chimenea hasta el punto más próximo de la abertura o ventana debe ser mayor que: 2 m, cuando la chimenea está situada por delante de la abertura en sentido ascendente de la pendiente del tejado, o, 1 m, cuando la chimenea está situada a los lados o detrás de la abertura o ventana en el sentido ascendente de la pendiente del tejado.
Distancias respecto a obstáculos exteriores al edificio. El remate se debe elevar más de 1 m por encima de la parte más alta de cualquier edificación situada en un radio inferior a 10 m respecto a la salida de la chimenea. El remate se debe situar simplemente por encima de cualquier edificación situada en un radio entre 10 y 20 m respecto a la salida de la chimenea. SOPORTACIÓN DE LA CHIMENEA Las chimeneas deben estar adecuadamente soportadas, bien mediante el uso de anclajes fijados a la estructura del edificio, o bien por medio de estructuras autoportantes. Cuando la chimenea va fijada a una estructura o a un fuste resistente autoportante que la soporte, independientes del edificio, éstos deben diseñarse y construirse de
acuerdo con la Norma UNE-EN 13084-1, y deben cumplir además la reglamentación vigente en esta materia. Si la chimenea va fijada a la estructura del edificio, ésta debe ser capaz de soportar el peso de la chimenea y los esfuerzos laterales transmitidos. Si la chimenea va instalada por el exterior del edificio, ésta debe superar los ensayos de resistencia al viento según la normativa correspondiente. Los anclajes a la pared deben realizarse de acuerdo a las instrucciones del fabricante, y deben ser adecuados al material de construcción de la pared, que por sí misma debe ser capaz de soportar los esfuerzos transmitidos por la chimenea. La distancia entre anclajes laterales debe ser inferior o igual a la máxima declarada por el fabricante, y nunca superior a 4 m. La altura de chimenea sobre un anclaje de carga debe ser inferior o igual a la máxima declarada por el fabricante. Si dicha altura se supera, se debe instalar un nuevo anclaje de carga, de forma que la distancia entre ambos sea inferior o igual a la altura máxima declarada. La altura autoportante desde el anclaje más alto debe ser inferior o igual a la máxima declarada por el fabricante, y nunca superior a 3 m, salvo que se utilicen vientos, mástiles o estructuras de acompañamiento, en cuyo caso éstos deben diseñarse y
construirse de acuerdo con la Norma UNE-EN 13084-1, y deben cumplir además la reglamentación vigente en esta materia. La distancia horizontal entre el edificio y la superficie exterior de la chimenea debe ser inferior o igual a la máxima declarada por el fabricante, y nunca superior a 1 m, salvo que se utilicen estructuras de acompañamiento, en cuyo caso éstas deben diseñarse y construirse de acuerdo con la Norma UNE-EN 13084-1, y deben cumplir además la reglamentación vigente en esta materia. Ningún elemento de la chimenea debe estar sometido a un esfuerzo de compresión superior al máximo declarado por el fabricante. Debe prestarse especial atención a las tes y a los elementos con puerta de inspección situados por encima de los anclajes de carga, por estar sometidos éstos a esfuerzos importantes de compresión debido al peso de la chimenea, y por tratarse, en general, de los componentes mecánicamente más débiles de la instalación. Ninguna unión entre elementos debe estar sometida a un esfuerzo de tracción superior al máximo declarado por el fabricante. En el caso de conductos interiores de entubamiento, deben seguirse las instrucciones del fabricante para realizar una adecuada suportación del conducto. Salvo indicación del fabricante del aparato, éste no debe soportar el peso de la chimenea.