Trampas de Vapor

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UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA SEDE CONCEPCION MANEJO DE RECURSOS ENERGETICOS TAREA Nº 4 “TRAMPAS DE VAPOR” FABIAN ESCARE RAMIREZ

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UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA

SEDE CONCEPCION

MANEJO DE RECURSOS ENERGETICOSTAREA Nº 4 “TRAMPAS DE VAPOR”

FABIAN ESCARE RAMIREZ

ING. EJEC. MEC. PROC. MANT. IND.

PROFESOR SR. JUAN RAYO CASANUEVA

INTRODUCCION

Una vez que el vapor ha cedido su energía en los procesos requeridos se produce el cambio a fase líquida, condensado. El cual debe ser removido por elementos destinados específicamente para este fin de manera eficiente; los elementos del sistema de vapor encargados para ello son las trampas o purgadores de vapor.

Las trampas de vapor establecen el límite entre el vapor y el condensado, por lo tanto si existen fallas en su operación se tendrá como resultado escape de vapor, existiendo por consiguiente pérdidas de energía y pérdidas económicas

Tan pronto como el vapor deja la caldera empieza a ceder parte de su energía a cualquier superficie de menor temperatura. Al hacer esto, parte del vapor se condensa convirtiéndose en agua, prácticamente a la misma temperatura.

La combinación de agua y vapor hace que el flujo de calor sea menor, ya que el coeficiente de transferencia de calor del agua es menor que el del vapor.

De acá nos podemos dar cuenta de la importancia de las trampas de vapor para una empresa que utiliza algún equipo calentado con vapor. Las ventajas de utilizar trampas son muchas, nombrando unas de las más comunes la de economizar grandes cantidades del combustible requerido para calentar las inmensas cantidades de agua lo que conlleva a un ahorro en los costos.

TRAMPAS DE VAPOR

DEFINICION

Una trampa para vapor es un dispositivo que permite eliminar: condensado, aire y otros gases no condensables, además de prevenir pérdidas de vapor.

Las funciones de las trampas de vapor son:

Remover el condensado tan rápido como este se forme por la transferencia de energía. Si el condensado no es removido, este reduce la capacidad de flujo de las líneas de vapor y la capacidad de transferencia de calor del equipos. Además, el exceso de condensado puede producir golpe de ariete hidráulico con resultados potenciales destructivos y peligrosos.

Evacuar el aire del interior del sistema para mantener una adecuada transferencia de calor. El aire que permanece después que el sistema ha empezado a operar, reduce la presión de vapor y la temperatura reduciendo la capacidad térmica de los equipos.

Desalojar los gases no condensables CO2 y el Oxigeno. Los gases no condensables como el oxígeno y el dióxido de carbono causan corrosión en las tuberías.

Limitar el paso del vapor si este no ha transferido su energía.

Las trampas de vapor deben ofrecer:

1. Pérdida Mínima de Vapor. 2. Larga Vida y Servicio Seguro. El desgaste rápido de sus partes resulta en

un aumento de reparaciones, mantenimiento no programado y limpieza.3. Resistencia a la Corrosión. Al trabajar con aire, oxígeno y dióxido de

carbono las partes internas de las trampas deben ser resistentes a estos gases.

4. Venteo de Aire. El aire se puede mezclar con el vapor en el arranque del proceso, limitando la transferencia de calor y bloqueándolo.

5. Venteo de CO2. Mediante el venteo de CO2 a la temperatura del vapor se evita la formación de ácido carbónico, por lo tanto la trampa de vapor debe operar a una temperatura igual o cercana a la temperatura de del vapor. El CO2 se disuelve en condensado que se ha enfriado a temperatura menor que el vapor.

6. Funcionamiento con Contrapresión. Presurización de las líneas de retorno puede ocurrir por diseño o por mal funcionamiento, una trampa de vapor debe ser capaz de funcionar con contrapresión en la tubería de retorno al sistema.

7. Libre de Problemas de Suciedad. El condensado recoge las impurezas de tuberías y de equipos de proceso, así como partículas sólidas acarreadas desde la caldera, aún con la instalación de filtros en las líneas de ingreso,

pequeñas partículas pasa a las trampas y estas deben ser capaces de trabajar con la presencia de ellas.

Una trampa que ofrezca estas características, permitirá una mayor eficiencia en el sistema y una disminución en los costos, permitiendo al sistema lograr:

- Calentamiento rápido y temperaturas máximas en las unidades para una mejor transferencia de calor.

- Funcionamiento a máxima capacidad.- Ahorro de energía.- Mantenimiento mínimo.

¿QUÉ SUCEDIÓ ANTES DE QUE SE INVENTARAN LAS TRAMPAS DE VAPOR?

La humanidad empezó a utilizar el vapor en la industria a partir de la Revolución Industrial en el siglo XVIII. Inicialmente, el vapor se utilizó como medio motriz para impulsar bombas, locomotoras y similares. Después de un tiempo, el uso del vapor como medio motriz disminuyó y en su lugar empezó a ser más ampliamente utilizado como fuente de calor. Como sabemos, una característica del vapor es que se condensa y se convierte en condensado cuando su calor fue utilizado. En un inicio, el condensado fue retirado, abriendo una válvula periódicamente para purgarlo o dejando una válvula ligeramente abierta todo el tiempo mientras que, al mismo tiempo, se fugaba vapor.

El mayor problema con este método es que al tener fija la apertura de la válvula para descargar una cantidad fija de fluido significa que las fluctuaciones en la carga de condensado no podrán ser compensadas. De hecho, la cantidad de condensado que es generado en un determinado sistema no es fija. En el caso de algún equipo, la carga de condensado al arranque difiere de que se genera durante una operación normal. Las fluctuaciones en la carga del producto también resultan con diferencias en la cantidad de condensado generado. De manera similar, en el caso de tuberías para el transporte de vapor, la carga de condensado podría diferir dependiendo de la temperatura o aire exterior o como resultado de una fuerte nevada o lluvia.

Si el dispositivo no puede responder a las fluctuaciones en la carga del condensado, el condensado que debería ser descargado se acumulara dentro del equipo/tubería y se verá afectada la eficiencia de calentamiento. Por otro lado, cuando la carga de condensado disminuye, podría resultar en la fuga de vapor y el vapor se desperdiciara.

LA HISTORIA DE LAS TRAMPAS DE VAPOR

Retirar el condensado operando una válvula manualmente no es solo muy molesto, sino que también se fuga vapor. Mientras que el número de aplicaciones que utilizan vapor crecía, fue desarrollada una válvula para retirar automáticamente el condensado y este fue el nacimiento de la trampa de vapor.

La primera trampa de vapor que hizo su aparición fue una de tipo cubeta invertida, desarrollada en la primera mitad del siglo XVIII. Los tipos desarrollados en los primeros años de las trampas de vapor fueron de expansión metálica en la década de los 60´s del siglo XVIII, después llegó la de tipo impulso un poco más adelante en la década de los 30´s del siglo XIX y finalmente en la década de los 40´s, del mismo siglo, fueron desarrolladas las de tipo disco,. La última tecnología es la trampa de flotador libre, que por primera vez se puso en servicio en el año de 1966.

En la actualidad, es considerado esencial que una trampa de vapor, como un tipo de válvula automática, debe tener las 3 características siguientes:

1. Descarga inmediata y completa de condensado2. No fugar vapor aún cuando se utilice durante largos periodos de tiempo3. También descargar gases no condensables, como el aire

Dependiendo del tipo de trampa de vapor (principio de operación, construcción, etc.), estas características tienen sus fortalezas y debilidades relativas. Además, el modo de operación varía entre los diferentes tipos.

Existen tipos que descargan condensado continuamente y tipos que lo hacen de manera intermitente. La combinación de estos da a cada tipo de trampa de vapor características especiales.

Entre las trampas mecánicas que tienen la historia más larga de todos los tipos de trampas, la trampa tipo cubeta fue la primera en desarrollarse, la cual es relativamente fácil de producir en masa. En las trampas de cubeta más comúnmente utilizadas en los inicios, la cubeta se colocaba hacia arriba ('cubeta abierta') y no estaba unida a una palanca para controlar la apertura y cierre de la válvula. En su lugar, la mayoría fueron trampas voluminosas en las cuales la cubeta flotaba por sí sola hacia arriba y hacia abajo para abrir y cerrar la válvula. Sin embargo, este tipo de trampa cayó pronto en desuso. En contraste, un estilo de trampa de cubeta, en la cual la cubeta fue unida a una palanca, fue más ampliamente utilizada. Este tipo más compacto de trampa de cubeta, en la cual la cubeta se coloca hacia abajo ('cubeta cerrada'), todavía se usa hoy en día.

Las trampas tipo flotador cuentan con un dispositivo flotante herméticamente sellado (flotador), pero la aparición de la trampa de flotador tuvo que esperar hasta que se desarrollara la tecnología de proceso necesaria para fabricarla. Esto sucedió en los años siguientes a la aparición de la trampa tipo cubeta. Como el

condensado es continuamente descargado por la trampa de flotador y la vida de servicio del flotador es relativamente largo, este tipo de trampa es la principalmente utilizada hoy en día en equipos que requieren grandes capacidades de descarga de condensado.

Debido a la necesidad de tener un accesorio de flotabilidad y proveer espacio suficiente para operar en el interior del cuerpo, las trampas mecánicas tienden a ser más grandes en tamaño. Las trampas termostáticas se desarrollaron en respuesta a la demanda por tener trampas mas compactas.

La trampa termostática contiene un mecanismo de censado de temperatura. Estas son algunas veces operadas por un fuelle o un anillo bimetálico, pero cualquiera que sea el mecanismo, todas tienen muy baja respuesta. Esta respuesta lenta las hace inadecuadas para utilizarse en procesos de calentamiento que requieren descarga rápida de condensado. Por esta razón, la trampa tipo termostática de hoy en día es del tipo bimetálica con control de temperatura, diseñada para trampas de vapor con un dispositivo que permite la descarga de condensado a una temperatura establecida. En respuesta a estos inconvenientes por la lenta operación de la trampa termostática, se desarrolló la trampa tipo presión balanceada, cuya operación principal utiliza la expansión y contracción de un líquido térmico encapsulado.

En respuesta a las trampas termostáticas, que aunque compactas tienen el problema de la respuesta lenta, la trampa termodinámica se desarrolló para satisfacer la necesidad de una trampa que permita tanto como sea posible una acumulación muy pequeña de condensado.

Sin embargo, la trampa tipo impulso que fue muy común al principio tuvo grandes pérdidas de vapor, por lo que la tipo disco desarrollada después fue la que la sustituyó en las tuberías principales de vapor. Esta trampa tipo disco, la cual no es solo compacta y versátil sino también tiene la ventaja de tener un costo inicial relativamente bajo, es el tipo de trampa que ha sido utilizada en mayores cantidades en la historia de las trampas de vapor.

Luego de tener clara la definición y función de trampa de vapor, analizaremos los diferentes grupos que existen en el mercado:

GRUPO MECANICO. GRUPO TERMODINAMICO. GRUPO TERMOSTATICO.

GRUPO MECANICO

Las trampas de vapor del tipo mecánico trabajan con la diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. Estas trampas trabajan mediante un flotador, el cual hace de válvula, en la que, cuando se acumula condensado ésta se abre descargándolo. Cuando está cerrada, comienza nuevamente el ciclo llenándose de vapor para luego comenzar nuevamente.

Entre las trampas de este tipo tenemos:

TRAMPA DE FLOTADOR LIBRE:

Este tipo de trampa consta de una esfera hueca (flotador), en la que al ingresar el flujo de vapor, ésta se mantiene apoyada en un asiento. Cuando el vapor comienza a condensar, el nivel de agua hace subir a la esfera dejando libre el orificio de drenaje. Una vez que el condensado disminuye, la esfera, que hace de válvula, retorna paulatinamente a su posición (en el asiento), tapando el orificio de salida causando así la mínima perdida de vapor. Luego, el nuevo ciclo hará lo mismo, así que entonces el drenado es continuo.

Debido a que estas trampas no poseen partes mecánicas es muy poco probable que falle, lo que nos dice que el mantenimiento es prácticamente cero.

De las figuras se puede apreciar que la esfera flotadora es bastante grande en comparación con el orificio de drenaje, lo cual hace que sea difícil tener un buen asiento.

TRAMPA DE FLOTADOR Y PALANCA:

Este es un tipo muy parecido al mencionado anteriormente, donde entra el vapor al cuerpo de la trampa y al comenzar a condensar hace subir una esfera flotante; la diferencia con el anterior es que ahora la esfera está conectada a una palanca, la que a su vez está conectada con la válvula de salida o drenaje.

Así, cuando el nivel del condensado empieza a subir también lo hace la válvula de salida, la que gradualmente descargará el condensado. Al igual que la trampa de flotador libre ésta mantiene una descarga continua del condensado. Una vez terminada la descarga, el flotador baja y nuevamente se acomoda sobre un asiento, impidiendo así el escape del vapor.

Uno de los inconvenientes de la trampa de flotador y palanca, al igual que la trampa de flotador libre es que en ambas el aire que se mantiene dentro de la trampa no puede salir por la válvula de drenaje, por esto aveces se instala una válvula de escape del aire y gases no condensables en la parte superior de la trampa. Entre algunas ventajas de este tipo de trampa tenemos que el drenado puede ir del mínimo al máximo de condensado con igual eficiencia sin verse afectado por los grandes cambios de presión.

Existe una variedad de ésta trampa, en vez de llevar una válvula manual que descargue el aire y gas no condensable posee una válvula automática (eliminador termostático de aire), la cual posee un elemento termostático que se dilata o contrae según la temperatura del fluido; se dilata y cierra el orificio de salida cuando el vapor llega, y se contrae y abre una vez que se ha producido el condensado. Luego cuando tenga aire nuevamente, éste se ira a la parte superior y automáticamente se descargará.

TRAMPAS DE BALDE:

A diferencia de las trampas vistas anteriormente, este tipo de trampa no posee la esfera flotadora, sino que es un balde el que hace de válvula.

Este tipo de trampa tiene 2 variantes que son: Trampa de balde abierto y trampa de balde invertido.

Trampa de balde abierto:

Se llama así ya que el tipo de balde está dentro del cuerpo de la trampa, con su parte abierta hacia arriba.

Este balde flotará con el condensado cuando permanezca vacío, pero caerá por su peso cuando esté lleno de condensado.

Una vez que entra el flujo de condensado, éste poco a poco irá llenando el espacio bajo el balde, con esto el balde comenzará a subir y la válvula se cerrará. Como aumenta el nivel de condensado éste comenzará a llenar el interior del

balde, que debido al peso, tenderá a bajar, abriendo la válvula. Así mismo la presión ejercida por el vapor empujará el condensado por la guía de la varilla de la válvula, descargando el condensado hasta que nuevamente el balde pueda flotar.

Este es un tipo de trampa que no genera mayores problemas de mantenimiento debido a que posee un mecanismo simple pero a causa de que posee un ciclo intermitente de descarga es más probable que sufra los efectos de la corrosión. Además como no posee un sistema de descarga de aire y gases no condensables, solo podemos hacerlo manualmente o bien con un sistema termostático.

Estas trampas son pesadas y de gran tamaño en relación con su capacidad de descarga, esto es debido a que por el hecho de trabajar en función de la presión ejercida sobre el agua dependen de la sección que posea el balde.

Trampa de balde invertido:

Como su nombre lo dice, éste tipo de trampa posee en su interior un balde cuya abertura está hacia abajo, o sea, de balde invertido. El sistema de funcionamiento resulta simple. Vemos que el vapor que entra mantiene al balde flotando, si se puede decir así, y mientras flote, éste mantendrá cerrada la válvula de salida.

Cuando comienza a condensar, el interior de la trampa se va llenando del condensado, el que mandará al fondo al balde, causando que la válvula se abra, lo que junto con la presión ejercida por el vapor dentro del balde, descargara el exceso de condensado.

En este tipo de trampa como en la de balde abierto, se debe mantener condensado en el fondo, ya que éste hace de sello. Si éste sello se pierde, podría ser a causa de una perdida de presión del vapor, ocasionará el paso del vapor libremente por la válvula.

GRUPO TERMODINAMICO

Este tipo de trampas de vapor opera con el principio de diferencia entre flujo de vapor sobre la superficie comparado con el flujo del condensado. Al entrar el vapor este viene con una velocidad mayor y el disco que usan como válvula se cierra, y éste disco se abre al presentarse la baja velocidad del condensado.

Su funcionamiento es relativamente simple, ya que en su interior solo poseen una sola pieza en movimiento, un disco flotante.

En el comienzo, la presión del condensado y o aire levanta el disco de su asiento. El flujo es radial debajo del disco, hacia la salida. La descarga prosigue hasta que el condensado se acerca a la temperatura del vapor. Un chorro de vapor flash reduce la presión debajo del disco y al mismo tiempo por re compresión, origina presión en la cámara de control encima del disco, esto empuja a este ultimo contra su asiento, asegurando un cierre perfecto, sin pérdida de vapor.

Luego, al acumularse condensado, se reduce el calor en la cámara de control, conforme se va condensando el vapor bloqueado en la cámara la presión se reduce. El disco es levantado por la presión de entrada y se descarga el condensado.

Estas trampas tienen una gran cantidad de descarga en comparación con su tamaño, ya que son ligeras, simples y compactas. Además debido a que la única parte en movimiento es el disco, es posible hacer un mantenimiento fácil.

GRUPO TERMOSTATICO

Estas trampas operan mediante un sensor de temperatura, el que identifica la temperatura del vapor y del condensado. Como el vapor se condensa adquiere una temperatura menor a la del vapor, cuando ésta temperatura del condensado llega a un valor especifico, la trampa abrirá para drenar el condensado.

Entre algunas de este tipo tenemos:

Trampa de presión balanceada:

Este tipo de trampa posee un termostato que en su interior está lleno de una mezcla de alcohol, que siente la temperatura del condensado y el vapor.

Cuando el cuerpo de la trampa está lleno de condensado, la mezcla está a una temperatura baja, en comparación con el vapor, debido a esto el alcohol no ejerce presión dentro del tubo corrugado en el que se encuentra, dejando salir el condensado a través por el canal de salida.

Una vez que el vapor entra al cuerpo de la trampa es tal la temperatura de éste, que la mezcla de alcohol comienza a hervir, causando un aumento en la presión del interior del elemento. Esta presión es superior a la que se encuentra en el cuerpo de la trampa con lo que tendremos una expansión del elemento termostático, causando el cierre de la válvula.

Una vez que la válvula a cerrado, el vapor no puede escapar. Entonces éste vapor nuevamente se condensará y también se enfriará, con lo que también enfriará la mezcla de alcohol en el elemento. Con esto la presión del elemento disminuirá causando que la válvula se abra, descargando el condensado. Como se ha visto, cuando mayor es la presión ejercida por el vapor, mayor será la presión en el elemento termostático que cause el cierre. Las trampas termostáticas de presión balanceada son de pequeño tamaño, con una gran capacidad de descarga. Además, para variaciones de presión se ajusta automáticamente dentro del rango de trabajo para el que se halla elegido.

En la mayoría de este tipo de trampas no se puede trabajar con vapor sobrecalentado debido a que el exceso en la temperatura en el interior del

elemento origina una presión tan alta que no puede ser balanceada por la presión a su alrededor.

Trampa tipo bimetálico:

El funcionamiento de esta trampa es simple, al igual que las anteriores, pero antes de entrar en lo que es el funcionamiento tal de la trampa, veremos lo que es llamado bimetal. El llamado bimetal es la unión de dos láminas delgadas de metales distintos, los que al haber una variación de temperatura se dilatan cantidades distintas. Entonces el funcionamiento de las trampas bimetálicas es el siguiente: la trampa está abierta en su totalidad en el arranque, donde descargará el aire y el condensado que se encuentre al interior del cuerpo ya que la temperatura de éste es menor que la del condensado.

Una vez que comience a venir vapor, la placa bimetálica, donde uno de sus extremos permanece fijo y al otro se le une una válvula, reaccionará al cambio de temperatura, dilatándose, para así cerrar el orificio de salida por medio de la válvula.

En este punto debemos decir que este tipo de trampa solo se curva a una temperatura ya designada por la elección de las placas que forman el bimetal, independientemente de las presiones del vapor y por lo tanto, de su temperatura.

Por otro lado, la presión de vapor dentro de la trampa actúa para mantener cerrada la válvula, por lo que para que el bimetal regrese a su posición de descarga es necesario que el condensado se enfríe considerablemente, lo que a fin de cuentas es una reacción lenta frente a los cambios de temperatura.

Estas trampas son ligeras, de pequeños tamaños, y con gran capacidad de descarga. Además son resistentes a fluidos corrosivos, presiones de vapor elevadas y vapor sobrecalentado.

CRITERIO DE SELECCIÓN DE TRAMPAS DE VAPOR

Las mayorías de las trampas para vapor funcionaran siempre que las condiciones de trabajo estén dentro de los rangos de presión y capacidad que posee la trampa, pero en un sistema de drenaje correcto la idea es que la trampa además maximice la eficiencia y la capacidad del equipo de proceso. Una trampa mal escogida puede resultar en baja eficiencia. Para decidir qué tipo de trampa a utilizar, además de los parámetros de capacidad y presiones, que pueden revisarse con más calma en las características de cada producto, se debe considerar los siguientes puntos:

ANEGAMIENTO POR CONDENSADO

Muchos equipos no aceptan anegamiento dentro de ellos, por lo que se debe elegir una trampa que no produzca inundación tras ella. Las trampas llamadas de régimen continuo, como las de flotador, cumplen con esta característica a cabalidad, siendo la primera elección para equipos como autoclaves.

GOLPES DE ARIETE

Si no es posible evitar la existencia de los golpes de ariete en la línea, que pueden fácilmente destruir o inhabilitar equipos de la línea, se recomienda trabajar con trampas robustas en cuanto a construcción. En este sentido la trampa termodinámica es la mas recomendada, seguida de la de balde invertido. La de flotador es susceptible a cualquier golpe de ariete debido al mecanismo interno que lo sustenta, similar que la termostática por su capsula.

VIBRACIONES

Similar al golpe de ariete, las vibraciones en la línea deben ser evitadas, si bien se presenta sólo en algunos procesos específicos, como martillos neumáticos, bombas e instalaciones navales. Si se posee un sistema con vibraciones, la trampa más recomendada será la termodinámica, ya que sólo posee una parte móvil (la placa).

CONDENSADO CORROSIVO

La única solución ante la corrosión es evitarla en lo posible. Para ello se debe contar con un buen sistema de venteo que impida la acumulación de aire en la línea. Del mismo modo se debe evitar que la presión al interior caiga a vacio, lo que favorece la acción corrosiva de los gases, por ello se debe instalar rompedores de vacio donde se considere adecuado.

HELADAS

Si la línea de retorno está a la intemperie, es muy probable que sufra de heladas nocturnas al momento de apagar la caldera, lo que afecta directamente a las trampas, que sin un buen aislamiento, congelan el condensado remanente interno, estropeando el funcionamiento de la misma. Una solución es la utilización de trampas termodinámicas que no se ven afectadas por las heladas.

SOBRECALENTAMIENTO

En relación con el efecto del vapor sobrecalentado se debe considerar que esta temperatura puede ser muy alta y que no se relaciona con la presión. Las trampas usadas en estos casos, se construyen con materiales que resisten tanto la presión como la temperatura, siendo las termodinámicas las más utilizadas.

BLOQUEO POR AIRE

Se debe considerar la evacuación del aire que se acumula en las líneas, y la facilidad de poder sacarlo. Las trampas termodinámicas y termostáticas, tiene la posibilidad de eliminar el aire antes de iniciar su normal operación. Sin embargo las trampas de flotador y balde invertido no poseen esa capacidad debiendo utilizar sistemas de venteo en paralelo o venteadores termostáticos incorporados. Sin ellos estas trampas sufren lo que se conoce como bloqueo por aire las que no pueden funcionar normalmente.

BLOQUEO POR VAPOR

El bloque de las trampas por vapor es una causa frecuente de la operación ineficaz de un equipo y de mala instalación de los accesorios. Esto ocurre por lo general, cuando las trampas son colocadas a gran distancia de los equipos a drenar, permitiendo que el vapor se acumule entre el equipo y la trampa cuando esta cierra. Por ello las trampas deben ser instaladas lo más cerca posible de la unidad ( de 1 a 1,5 metros en las termostáticas y termodinámicas y lo mas cerca posible para las mecánicas)

TRAMPEO EN GRUPO

Una consideración especial es el tema de trampeo en grupo. Lo ideal es un trampeo unitario (cada equipo posee su propia trampa de drenaje) para evitar el cortocircuito o anegamiento de algunos equipos y el posible bloqueo de la trampa.

ORIENTACIÓN EN LA INSTALACIÓN DE LA TRAMPA

¿Tubería Vertical? ¿Tubería Horizontal?

Las trampas de vapor tienen que ser instaladas en la tubería antes de su uso, pero algunas tuberías corren horizontales y otras verticales. ¿Es aceptable instalar trampas de vapor en cualquiera de los dos tipos de tubería sin alguna restricción?

La verdad es que hay algunos tipos de trampas que tienen muy pocas restricciones en la orientación de la instalación, mientras que existen otras que tienen limitaciones estrictas.

La razón fundamental de tener restricciones en la orientación de la instalación

Las restricciones de orientación en la instalación para una trampa de vapor tienen que ver con la construcción de la trampa y su principio de operación.

Tipo Mecánicas, cuya operación se basa en las fuerzas de gravedad y flotabilidad, tienen relativamente reglas estrictas en relación con su orientación en la

instalación. Si la orientación en la instalación para estos tipos no es la correcta, el equilibrio propio entre la gravedad y flotabilidad no se puede lograr y el mecanismo de la válvula no puede funcionar como es debido, lo cual significa que la trampa no podrá hacer su trabajo.

Tipos en los cuales la gravedad no tiene efecto alguno sobre la operación, por ejemplo: aquellas cuya operación se basa en el cambio de fase de vapor a agua o que parte de su estado cambia, tienen relativamente pocas restricciones.

ORIENTACIONES COMUNES EN LA INSTALACIÓN DE LA TRAMPAS

Tipos con restricciones severas, claramente divididas para uso en tuberías verticales u horizontales

Tipo mecánicas, tales como: cubeta o flotador, vienen en dos tipos, uno para tubería vertical y otro para horizontal. Cada tipo solo puede usarse en la orientación especificada.

Aún si se instala en tuberías horizontales, la trampa no debe ser instalada boca abajo o de lado.

Tipos con relativamente pocas restricciones

Existen muchos tipos de trampas termostáticas y de disco que pueden ser utilizadas en tuberías verticales y horizontales. En particular, las trampas de disco se conocen por tener la capacidad de utilizarse sin problemas tanto en tuberías verticales como horizontales.

Sin embargo, incluso si se instalan en tuberías horizontales, debemos evitar instalar la trampa al revés.

Tipo termostáticas que tienen una condición especial.

Dependiendo de la orientación en la instalación, El condensado en el interior de la trampa es posible que no se mantenga en nivel. La operación de este tipo de trampa está basado en las diferencias de temperatura, por lo que las desigualdades de la temperatura en su parte sensible a esta tiene un efecto adverso en su operación.

Las de tipo líquido térmico y las de tipo bimetálico tienen los mismos principios para la orientación en la instalación.

Trampa de Vapor Termostática

Cuando se instalan en tuberías horizontales, el elemento-X se encuentra más alto que las tuberías, por lo que la tubería y la trampa se llenan de condensado antes de que llegue al elemento-X. Esto hace claramente distinta a la operación intermitente. Cuando se instalan en tuberías verticales, el condensado está en contacto continuo con el elemento-X, causando que la parte inferior del elemento-X sea continuamente rodeado de condensado, mientras que la parte superior está continuamente rodeado de vapor. El elemento-X es, por tanto, obligado a operar sobre la base del ‘promedio de la temperatura’, haciendo claramente distinta la operación intermitente, haciendo casi imposible el funcionamiento y provocando una tendencia a la inestabilidad de la operación. Sin embargo, incluso si se instalan en tuberías horizontales, debemos evitar instalar la trampa al revés. Incluso entre las trampas cuya construcción y mecanismo no son afectados por la gravedad, existen algunos casos en los cuales la orientación en la instalación tiene algún efecto sobre la operación.

Excepción

Existe un producto en el cual el mecanismo de trampeo se conecta a un punto en la instalación sobre la tubería por medio de una brida especializada, usted simplemente ajusta la brida especializada que conecta a la trampa en la tubería con el fin de mantener la correcta posición de la trampa. Sin embargo, incluso la Serie de Trampas Rápidas tiene una orientación de instalación propia para la unidad de trampeo, la trampa debe estar posicionada con la parte superior e inferior en la orientación correcta, mientras el conector de la unidad puede ser instalado en cualquier orientación.

AISLAMIENTO DE TRAMPAS

¿Es aceptable aislar en todas las circunstancias?

Las tuberías que transportan vapor son aisladas para prevenir pérdidas de vapor debido a la radiación de calor. También es importante aislar válvulas manuales y de control, instaladas en las tuberías de vapor, que tengan grandes superficies de radiación de calor.

¿Qué pasa con las trampas de vapor?

El vapor se suministra a la entrada de la trampa de vapor, por lo que la tubería de entrada a la trampa debe ser aislada para prevenir pérdidas de calor por radiación. Pero, ¿Es correcto aislar todas las trampas de vapor sin tomar en cuenta sus condiciones? En realidad, no existen circunstancias en las cuales no sea aceptable. Existen muchos tipos diferentes de trampas y, sea ó no correcto, aislar la trampa depende de su tipo.

TRAMPAS QUE PUEDEN SER AISLADAS SIN EFECTOS ADVERSOS

Tipo Flotador

Debido a que la válvula abre y cierra basada solamente en los cambios de nivel del agua (condensado) en su interior, aislar la trampa no tiene efectos adversos en absoluto.

TRAMPAS QUE DEBEN TENER SOLO UN LIGERO AISLAMIENTO

Tipo Cubeta

La flotabilidad de la cubeta se utiliza para abrir y cerrar la válvula, pero esto ocurre en conjunto con el proceso de condensación de vapor en el interior de la trampa, por lo que un aislamiento excesivo de la trampa podría afectar su operación.

TRAMPAS QUE NO DEBEN SER AISLADAS

Tipo disco y tipo termostática

Con estos tipos de trampas, la trampa tiene que enfriarse para abrir la válvula (‘El enfriamiento de la trampa’ es una condición necesaria para el movimiento de apertura de la válvula). Si la trampa se aisla, esto dificulta su enfriamiento y la apertura de la válvula se retarda. Este retardo en la apertura de la válvula provoca que se acumule el condensado que debería ser descargado, por lo que estos tipos de trampas nunca deben aislarse.

Como podemos ver en este análisis de trampas de acuerdo con su categoría, solamente es aceptable aislar las trampas tipo flotador sin afectar sus condiciones

operativas. Se debe tener mucho cuidado con los otros tipos de trampas, ya que el exceso de aislamiento puede provocar que el condensado se acumule.Al mismo tiempo, se debe tener mucho cuidado con el grupo de trampas que ‘no deben ser aisladas’ para que no queden demasiado frías, ya que esto provoca daños en la válvula de apertura, incluso en ausencia de condensado, lo que conduce a grandes pérdidas de vapor.

Durante la crisis del petróleo, hace unos 30 años, se hablaba en el Japón de enormes ahorros de energía que fueron obtenidos mediante la colocación de una lata vacía sobre las trampas de vapor y en realidad esta idea nos dió un brillante equilibrio entre no aislar completamente a la trampa, sino solo aislar su cubierta. De hecho, las trampas de disco más modernas de nuestros días vienen equipadas con una capucha que se asemeja a aquella lata vacía, para aislarla parcialmente de los efectos térmicos del medio ambiente. Como hemos visto, cuando aislamos a las trampas es fundamental hacerlo con la comprensión de sus características

CONCLUSIÓN

Una vez que se produce el intercambio energético según el proceso requerido el vapor se condensa y retorna para que se cierre el ciclo. Es necesario resaltar que el condensado es agua destilada tratada, con un contenido energético importante y por lo tanto debe ser recolectada para volver al ciclo de generación de vapor. La recuperación de condensado puede ahorrar de 20 a 25% de los costos de generación de vapor de la planta. Es por esto la importancia de elegir los elementos adecuados para esta recuperación y en especial las trampas de vapor, ya que no da lo mismo elegir cualquiera a la hora de instalar nuestro equipo, hay que considerar entre otras cosas, la carga de condensado a evacuar y no del diámetro de la tubería de conexión del equipo, o la diferencia de presiones que existe entre el suministro de vapor y la descarga del condensado así como la ubicación de las trampas y la programación de descarga entre otros.

Pero ¿para que? Debemos considerar todas estas alternativas, para reducir las pérdidas económicas dentro de la industria, ya que las pérdidas económicas por purgadores de vapor con mal funcionamiento pueden ascender de 10 a 100 USD/día de trabajo.

Por lo expuesto anteriormente, para el funcionamiento eficiente del sistema de vapor, en términos energéticos y económicos, es imprescindible mantener un programa de mantenimiento tanto del generador de vapor como de todos los elementos del sistema, en especial de las trampas de vapor fundamentado en métodos de inspección confiables y sencillos.