thumb|right|250 px|Antigua chimenea de horno de cerámica de la fábrica del Monasterio de la Cartuja (Sevilla, España). Estas chimeneas son un ejemplo histórico de la arquitectura industrial de los siglos y miniatura|Chimenea en una cervecería miniatura|Una chimenea de una casa, con dos cañones miniaturadeimagen|Chimenea en Pardinella (Ribagorza)
Una chimenea es un cañón o conducto para que salga el humo que resulta de la combustión. El término también tiene otras acepciones, muchas en realidad, ya que en general se conoce como tal a casi cualquier hueco o conducto, generalmente vertical, en el que de forma natural o provocada, se produzca el conocido como efecto chimenea, consistente en el movimiento vertical ascendente de un fluido, frecuentemente un gas, debido a la diferencia de densidad del mismo a lo largo de su altura. También está muy generalizada la metonimia, mediante la cual, al conjunto formado por un hogar abierto y una chimenea se le conoce con el nombre exclusivo de chimenea, que en el caso de que esté revestida, o tenga alguna intención decorativa, o alguna otra razón no bien determinada, se le añade el apelativo de francesa.
En el término chimenea habría que distinguir entre el conducto de humos, que es el conducto interior por el que circulan los gases procedentes de la combustión y cuyas características son las que interesan, y el resto, envolvente o estructura aislada y resistente que puede adoptar multitud de formas. La parte vertical de la chimenea desde la coronación a la base, se denomina fuste de la chimenea. Pueden existir otros tramos no verticales, que son conductos de unión entre la chimenea propiamente dicha y la caja de humos, que es el punto de encuentro del generador con la chimenea.Campsa. Manual de mantenimiento de instalaciones de calefacción y A.C.S. pag.210
Historia La chimenea es una solución arquitectónica de aparición relativamente tardía. Los griegos a lo más que llegaron fue a practicar un agujero en el techo para dar salida al humo del hogar, abertura que en la Antigua Grecia se llamó kapnodeia. Si bien se ha traducido por chimenea era un mero respiradero en el techo que solía cerrarse mediante una válvula. Por lo general, como muestra el teatro antiguo, si se acumulaba el humo se le hacía salir por las ventanas.
El uso de las chimeneas industriales se remonta a los romanos, que sacaban el humo de sus panaderías con tubos empotrados en las paredes. Sin embargo, las chimeneas domésticas aparecieron por primera vez en las grandes viviendas del norte de Europa en el . Lo que puede considerarse como la chimenea más antigua de la historia se halló en Pompeya y data del : es una construcción cuadrada formada por cinco tubos que se unen en uno único que sale al exterior por encima de la casa.Historia de la chimenea El deshollinador.
El ejemplo más antiguo que se conserva de una chimenea inglesa, entendido como un tipo de chimenea más moderna, se encuentra en el torreón del castillo de Conisbrough en Yorkshire, que data del año 1185.James Burke, Connections (Little, Brown and Co.) 1978/1995, ISBN 0-316-11672-6, p. 159 Sin embargo, no se generalizaron en las casas hasta los siglos y .Sparrow, Walter Shaw. The English house: how to judge its periods and styles. London: Eveleigh Nash, 1908. 85-86.
En España, donde primero aparecieron fue en el Reino de Castilla en el , y su uso se generalizó en el . En aquella época surgió un estilo de chimenea. Tanto en España como en Italia o Francia la chimenea dominó el paisaje urbano de las ciudades a partir del Renacimiento. Por entonces, la chimenea ya no era de uso exclusivo de la nobleza y la burguesía, sino que formaba parte de usos y costumbres del pueblo.
Las campanas de humo sirvieron como método para recolectar el humo en una chimenea. Por lo general, eran mucho más anchas que las chimeneas modernas y comenzaban relativamente altas por encima del fuego, lo que significaba que podía escapar más calor a la habitación. Debido a que el aire que subía por el pozo era más frío, estos podrían estar hechos de materiales menos ignífugos. Otro paso en el desarrollo de las chimeneas fue el uso de hornos empotrados que permitían hornear en casa. Las chimeneas industriales se hicieron comunes a finales del .
Las chimeneas de las viviendas ordinarias se construyeron primero con madera y yeso o barro. Desde entonces, las chimeneas se han construido tradicionalmente con ladrillo o piedra, tanto en edificios pequeños como grandes. Las primeras chimeneas eran de construcción sencilla con ladrillos. Las chimeneas posteriores se construyeron colocando los ladrillos alrededor de revestimientos de azulejos. Para controlar las corrientes descendentes, a veces se colocan en la parte superior de las chimeneas tapas de ventilación (a menudo denominadas sombreretes de chimenea) con una variedad de diseños.
En los siglos y , los métodos utilizados para extraer plomo de su mineral producían grandes cantidades de gases tóxicos. En el norte de Inglaterra, se construyeron largas chimeneas casi horizontales, a menudo de más de 3 km de largo, que generalmente terminaban en una chimenea vertical corta en una ubicación remota donde los humos causarían menos daño. Se formaron depósitos de plomo y plata en el interior de estas largas chimeneas, y periódicamente se enviaban trabajadores (deshollinador) a lo largo de las chimeneas para raspar estos valiosos depósitos.
La invención del tiro forzado asistido por ventilador a principios del eliminó la función original de la chimenea industrial, la de llevar aire a las calderas generadoras de vapor u otros hornos. Con la sustitución de la máquina de vapor como motor principal, primero por motores diésel y luego por motores eléctricos, las primeras chimeneas industriales comenzaron a desaparecer del paisaje industrial. Los materiales de construcción cambiaron de piedra y ladrillo a acero y luego hormigón armado, y la altura de la chimenea industrial estuvo determinada por la necesidad de dispersar los gases de combustión para cumplir con las normas gubernamentales de control de la contaminación del aire.
Actualmente, las chimeneas históricas de ladrillo aún se mantienen como símbolos del patrimonio industrial en todo el mundo. Lamentablemente, muchas han desaparecido al perder su función, pero en otros casos se han convertido en un reclamo turístico. Es el caso de Tomelloso (Castilla-La Mancha, España) donde quedan 36 chimeneas de las antiguas destilerías de vino, las cuales se iluminan y son visitables. Igualmente, hay que destacar la pionera Ley de Patrimonio de la Comunidad Valenciana (España), que protege las chimeneas anteriores a 1940 como de Bien de Relevancia Local (BRL).
Chimenea y combustión En la combustión, la chimenea juega un papel mucho más importante que el aparente de evacuar los humos al exterior. La combustión es un proceso de oxidación en el que un elemento; el combustible, reacciona con el oxígeno (generalmente del aire) formando substancias gaseosas, denominadas humos y desprendiendo calor y normalmente luz. La combustión más frecuente es la de los compuestos del carbono y del hidrógeno en contacto con el aire. Para que la combustión sea completa, es preciso que la cantidad de aire añadida, tenga, al menos, el oxígeno suficiente para transformar todo el hidrógeno en agua y todo el carbono en . En la práctica, es necesario un pequeño exceso de aire, para garantizar que toda porción de hidrógeno y carbono, encuentra la correspondiente de oxígeno, para quemarse íntegramente, aunque debe ser el menor posible, ya que parte del calor formado se gasta en calentar este aire, lo que disminuye el rendimiento de la combustión.
Como puede deducirse, lo más importante para obtener una buena combustión, es que llegue al combustible la cantidad de aire necesario y que la mezcla entre combustible y comburente sea lo más perfecta posible. Esto lo realiza en gran parte la chimenea, que se convierte así, en un elemento fundamental para conseguir un buen rendimiento en la combustión.
Tiro natural thumb|left|250px|Efecto chimenea en fuego abierto Al colocar sobre un fuego un tubo ancho vertical, la llama se alarga y se hace más clara, porque los gases calientes formados, menos densos que el aire frío exterior, ascienden por el tubo, lo que produce una depresión en la base de la chimenea, tanto mayor cuanto mayor es la diferencia de densidad entre los gases calientes y el aire frío. Esta depresión o diferencia de densidades es lo que se conoce como tiro natural y es lo que produce, que el espacio dejado por los gases calientes evacuados a través de la chimenea, sea llenado por aire frío nuevo, que entra a través de la boca del hogar, aportando oxígeno nuevo para la continuidad de la combustión. Se debe procurar, por tanto, que el aire nuevo que entra al hogar, lo haga de forma que tome contacto con la mayor parte posible de combustible.
Llamando P a la presión exterior, es decir la que ejerce el aire sobre el hogar, y P’ a la interior del hogar, el tiro será P-P’. Tanto la presión exterior como la interior son debidas al peso de la columna correspondiente: El peso de la columna de gases en el interior de la chimenea, será:
en la que es la superficie de la chimenea, su altura y es el peso específico de los humos.
El peso de una columna igual de aire será:
Como el tiro es la diferencia de presiones, será diferencia de pesos por unidad de superficie, es decir:
La diferencia de peso específico será mayor cuanto mayor sea la diferencia de temperatura. Las chimeneas tiran mejor en invierno que en verano. Desde ese punto de vista interesaría que los humos que salen por la chimenea estuviesen muy calientes, pero eso iría en detrimento del aprovechamiento del calor en el hogar, por lo que, por eso y otras circunstancias, la temperatura de salida de los humos se suele controlar alrededor de los 200 °C. A esa temperatura, el peso de los humos varía para cada combustible, pero un valor medio puede ser 0,75 kg/m³, en cuyo caso, considerando la presión atmosférica 1 kg/m³, el tiro para una altura unidad, sería:
0,75 – 1 - 0,35 kg/m²
La presión es negativa, es decir, por debajo de la atmosférica y expresa la depresión en la base da la chimenea por cada metro de altura de esta. Poniendo en m, el tiro vendrá expresado en kg/m². 1 kg/m² = 1 mm.c.a = 10 Pa Por lo tanto, cuánto más alta sea la chimenea mayor será el tiro disponible. Por otra parte, cuánto más alta es la chimenea, mayor es la pérdida de presión o pérdida de carga que sufren los humos en su circulación hacia el exterior, con la consiguiente disminución de la velocidad de salida, la cual tiene un límite aconsejable En algunas normativas, se prescribe una velocidad mínima de salida de los humos de 4 m/s: A mayor velocidad, mayor altura de expulsión de los humos, con lo que aumenta la superficie de la base del cono de dispersión y disminuye la concentración de sustancias polucionantes. A mayor velocidad, menor descenso de la temperatura de los humos en el interior de la chimenea, mejorando el tiro y evitando el riesgo de condensación.
Con estas premisas, el tiro disponible o depresión teórica, debe ser suficiente para expulsar los humos con la velocidad mínima requerida, venciendo las pérdidas de carga producidas en la circulación y manteniendo aún la depresión suficiente en el hogar para que afluya el aire necesario para la combustión.
Hogar abierto Los primeros hogares fueron abiertos, es decir, en contacto directo con el ambiente, y aun hoy existen todavía multitud de aparatos con este sistema, como son; las mencionadas chimeneas francesas, los hornos de leña y las calderas de combustibles sólidos.Las calderas murales de gas con hogar abierto ya no están permitidas y han sido sustituidas por calderas con hogar estanco y tiro forzado. Actualmente se van imponiendo, por rendimiento, las calderas de condensación