Ciminiera

Ciminiera

Una ciminiera (in inglese chimney) è un sistema di evacuazione industriale di fumi, generalmente a valle di un ventilatore.

Essenzialmente si tratta di un elemento cilindrico, di diametro proporzionale alla portata dei fumi da trattare, e di altezza variabile (da poche decine di metri, al centinaio).

Applicazioni industriali

Una ciminiera di fine '800 in mattoni di una fornace

Le prime ciminiere industriali risalgono alla fine del XVIII secolo, ed erano inizialmente costruite in mattoni. I mattoni vennero poi abbandonati, e il materiale da costruzione per eccellenza delle ciminiere divenne il calcestruzzo.

I materiali di costruzione delle ciminiere sono vari: a basse temperature e fumi non particolarmente aggressivi chimicamente può essere impiegato l'acciaio dolce. Nel caso in cui si abbia a che fare con temperature elevate e effluenti acidi (ovvero particolarmente aggressivi dal punto di vista chimico), si vengono impiegati mattoni refrattari per il rivestimento delle pareti interne.

Nel disegno viene illustrato come la differenza di pressione tra base e cima di una ciminiera causi il fenomeno di aspirazione che prende il nome di "effetto camino".

Le ciminiere vengono impiegate essenzialmente per due motivi, uno legato alla sicurezza e uno all'economia del processo. Per quello che riguarda la sicurezza, gli effluenti gassosi (o fumi) che risalgono dalla ciminiera vengono disperdersi ad una certa quota dal terreno, in modo da minimizzare la concentrazione di inquinanti nei pressi dell'impianto, inoltre durante la loro risalita i fumi scambiano parte del loro contenuto termico con le pareti della struttura, raffreddandosi. Il secondo motivo è lo sfruttamento dell'effetto camino, vale a dire quel tiraggio supplementare legato alle differenze di densità tra i gas caldi in emissione e l'aria circostante, che permette di alleggerire il lavoro dei ventilatori o in alcuni casi di sostituirsi ad esso.

In prima approssimazione, assumendo che il peso molecolare dei gas effluenti sia uguale a quello dell'aria, e che le perdite di carico sia trascurabile e le pareti della ciminiera siano adiabatiche, è possibile stimare la portata uscente a causa dell'effetto camino $Q$ dall'espressione seguente:

$Q=C\;A\;{\sqrt {2\;g\;H\;{\frac {T_{i}-T_{e}}{T_{i}}}}}$

in cui:

• Q: portata associata all'effetto camino, m³/s
• A: area media della sezione trasversale della ciminiera, m²
• C: coefficiente di scarico (in genere assunto pari a 0,65÷0,70)
• g: costante di accelerazione gravitazionale (pari a circa 9.807 m/s²)
• H: altezza della ciminiera, [m]
• T_i: temperatura media all'interno della ciminiera, K
• T_e: temperatura dell'aria esterna, [K]

Lista delle ciminiere più importanti al mondo

Nome	Anno	Stato	Città	Altezza		Note
GRES-2 Power Station	1987	Kazakhstan	Ekibastusz	420 m	1378 ft	La più alta al mondo
Inco Superstack	1971	Canada	Copper Cliff	385 m	1263 ft	La più alta ciminiera in America
Trbovlje Chimney	1976	Slovenia	Trbovlje	360 m	1181 ft	La più alta ciminiera in Europa
Anaconda Smelter Stack	1919	USA	Anaconda, Montana	178 m	585 ft
The Windscale Pile Chimneys	1957	UK	Windscale, Cumbria	124m	406 ft	La più alta ciminiera di un impianto nucleare

Voci correlate

• Inquinamento atmosferico
• SAFE AIR
• Impianto chimico
• Apparecchiature chimiche
• Dispersione degli inquinanti in atmosfera

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Collegamenti esterni

• Chimney Safety Institute of America
• Power Station Konakovskaya GRES, at which chimneys serve as electricity pylons
• The Fireplace through History
• Article about chimney breast removal
• European Chimney Association ECA; to find further information on chimneys