4 - calculo de chimeneas PDF

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calculo de chimeneas...

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Las chimeneas son estructuras cilíndricas o tronco-cónicas cuya función es expulsar gases y humos industriales. Actualmente, su construcción se ha incrementado debido a la mayor importancia que se está dando al control de la contaminación del aire. Las chimeneas pueden ser de acero'o concreto. El uso de encofrados deslizantes ha logrado que la demanda de las últimas se incremente. Además, las chimeneas de concreto son más rígidas que las chimeneas de acero lo que les permite resistir más eficientemente las cargas horizontales y por ende pueden alcanzar alturas mayores. En el presente capítulo se presentarán algunas recomendaciones generales para el diseño de ' chimeneas dentro del marco del estándar ACI-307-98 propuesto por el American Concrete Institute. 20.1 CONSIDERACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO En esta sección se incluyen algunas recomendaciones generales para el diseño las cuales incluyen características del revestimiento interior, dimensiones de la chimenea, refuerzo, aberturas y deflexiones máximas de la estructura. 20.1.1 Revestimiento interior La función del revestimiento interior es proteger el concreto de los elementos corrosivos de los gases expulsados y de sus altas temperaturas. Se extiende a todo lo alto de la chimenea y no se coloca adherido al concreto sino que se deja un espacio libre entre ellos o éste se rellena con un material aislante. El revestimiento puede ser de ladrillo refractario ó acero. El revestimiento de ladrillo se apoya en braquetes como el mostrado en la figura 20.1. Los braquetes no son anillos continuos sino están segmentados con una longitud no mayor que 90 cm., de modo que a1 dilatarse y contraerse no produzcan esfuerzos en la chimenea. Muchas chimeneas revestidas con ladrillo y con aislante compuesto por sílice fundida han presentado signos de ataque ácido en las paredes de concreto, resultado del paso de los gases calientes a través del revestimiento y su condensación sobre el concreto relativamente frío. Para solucionar este problema se está haciendo uso de revestimiento de acero.

El revestimiento de acero ha sido usado con mucho éxito para controlar el ataque ácido del concreto. Puede apoyarse en la parte superior de la chimenea o en su base. El primer caso presenta la ventaja que el acero trabaja a tensión. Sin embargo, presenta la desventaja que la expansión del revestimiento por efecto de temperatura será tomada por la unión cercana al orificio de salida. Cuando el revestimiento se apoya abajo, el acero puede pandear no sólo por efecto de su peso propio sino también por efecto de la diferencia de temperatura entre un lado del revestimiento y el otro. Figura 20.1. Revestimiento de ladrillo sobre braquetes Anteriormente el ACI recomendaba que el espacio libre entre el revestimiento y el concreto debía ser mayor que 20 cm. en la parte superior de la chimenea y que 30 cm. en la inferior para chimeneas de hasta 60 m. de alto, aumentándose 7.5 cm. por cada 30 m. de altura adicional. 20.1.2 Dimensiones de la estructura La altura y diámetro en la parte superior de la chimenea se definen en función de la velocidad de salida y dispersión de los gases requerida, mientras que el diámetro en la base generalmente es determinado por requerimientos estructurales. Por lo general son de forma tronco-cónica con pendientes que varían de 1/50 a 11100 siendo la más utilizada 1/75 El ACI recomienda espesores mínimos de 20 cm. para chimeneas vaceadas en sitio y 19 cm para chimeneas con elementos prefabricados. Alrededor de las aberturas el espesor será por lo menos 1/24 la altura de la abertura y se extenderá alrededor de la abertura '/2 de la altura de la abertura en todos los lados. Si el diámetro interno de la chimenea excede 28 pies (8.53 m) el espesor se aumentará en 118" (0.32 cm) por cada pie adicional (30.5 cm). 20.1.3 Refuerzo Las paredes de la chimenea contarán con refuerzo vertical y horizontal. El ACI recomienda que la cuantía de refuerzo vertical no sea menor que 0.25%. El acero se dispone en dos capas, la exterior contará con al menos el 50% del refuerzo total y estará constituida por varillas mayores que la #4 con espaciamiento centro a centro menor o igual que 30 cm. La capa interior también

estará constituida por varillas iguales o mayores que la #4 pero con espaciamiento mínimo de 60 cm. La cuantía de acero horizontal será mayor que 0.20%. Se dispone en dos capas, la cantidad mínima de refuerzo en cada cara será igual a la mitad de la cuantía mínima total, es decir, 0.10%. La capa exterior del refuerzo de las paredes de la chimenea tendrá un espaciamiento máximo igual al espesor de la pared o 30 cm., el que sea menor. El refuerzo horizontal estará constituido por varillas iguales o mayores que la #3....