Trampas de vapor: Definición, Tipos, Selección, Características, Códigos y Estándares – Qué es la tubería

Una trampa de vapor es una válvula automática que permite que el condensado, el aire y otros gases no condensables (CO2) sean descargados del sistema de vapor mientras se retiene o atrapa el vapor en el sistema. Así, las trampas de vapor separan el condensado de la mezcla. Para cualquier sistema de vapor en plantas de energía o procesamiento, la trampa de vapor es un componente esencial. Retiene el vapor dentro del proceso, lo que ayuda a la máxima utilización del calor. Primero tratemos de entender cómo se forma esta mezcla:

• Condensado: El condensado se forma siempre que el vapor libera su energía calorífica por cualquier motivo.
• Aire: El aire existe en todas las tuberías de vapor antes de la puesta en marcha del sistema cuando éste está frío. El aire puede entrar en el sistema a través de los sistemas de reposición de agua de la caldera y los disyuntores de vacío.
• Gases no condensables: En el interior de los sistemas de vapor existen gases distintos del aire, como el dióxido de carbono.

Así pues, la función principal de los purgadores de vapor es eliminar el condensado líquido de la mezcla para evitar la formación de flujo bifásico. Los purgadores de vapor industriales pueden funcionar en un amplio rango de temperaturas y presiones según los requisitos del sistema.

Tipos de Trampas de Vapor / Tipos de Trampas de Vapor

Según la clasificación de la Norma Internacional ISO 6704, hay tres tipos principales de Trampas de Vapor que se enumeran a continuación:

• Tapas de Vapor Termodinámicas
• Tapas de Vapor Mecánicas y
• Tapas de Vapor Termostáticas

La Fig. 1 explica claramente los tipos de purgadores.



Tapas de vapor de disco termodinámicas

Las trampas de vapor termodinámicas detectan la diferencia de velocidad de los fluidos que entran. Cuando el condensado entra en el cuerpo de la trampa, se mueve lentamente en relación con el vapor y se descarga libremente. Cuando el vapor vivo o flash se mueve a través de la parte inferior del disco, su velocidad es mucho mayor que la del agua, y la alta velocidad crea una caída de presión que cierra el cabezal de la válvula. La válvula permanece cerrada hasta que la presión del vapor de la cámara de control por encima de la cabeza de la válvula cae, permitiendo así que la válvula se abra.

Tipos: Disco termodinámico y Pistón termodinámico.

Dado que el aire se mueve mucho más rápido que el condensado; los purgadores de disco termodinámico tienden a cerrarse en presencia de aire y, por lo general, no son adecuados para ventilar grandes cantidades de aire.

Disco termodinámico & Purgadores de vapor termostáticos: Para manejar el aire, se puede utilizar una combinación de purgadores de disco termodinámicos y purgadores de aire termostáticos.

Funcionamiento del purgador de disco

• Los purgadores de disco funcionan en función de la velocidad. En condiciones normales de funcionamiento, el condensado y el aire entran en la trampa y pasan a través de un orificio de entrada, una cámara de control, una cámara aislante (para aislar la trampa contra los efectos del medio ambiente).
• Calificado para operar de 10 a 600 psig.
• Pequeño y ligero por lo tanto fácil de instalar.
• Se requiere una inspección frecuente, no es eficiente energéticamente debido a su corta vida útil.
• No es adecuado cuando la contrapresión es alta.



Tapas de vapor termostáticas

Las trampas de vapor termostáticas detectan la diferencia de temperatura de los fluidos que entran. El cierre se produce cuando el fluido, normalmente condensado caliente, tiene una temperatura mayor o igual a un determinado valor umbral. La temperatura caliente hace que un elemento termostático se mueva de tal manera que cierra una válvula. Este valor umbral de temperatura es inferior al del vapor saturado.

• Dado que el aire tiene una temperatura significativamente inferior a la del vapor, los purgadores termostáticos son generalmente muy buenos para ventilar grandes cantidades de aire. Los purgadores termostáticos están clasificados para funcionar de 0 a 300 psig.
• Se fabrican con carcasas de SS, CS y hierro fundido.
• No son eficaces cuando hay suciedad e incrustaciones

Tipos básicos: De expansión, de presión equilibrada y bimetálicos.

Tapones de vapor de tipo de expansión:

• Los elementos de los purgadores de vapor de expansión tienen un relleno interno que se expande y se contrae con el cambio de temperatura para accionar la válvula, pero el relleno no se vaporiza.
• Los elementos de cera están en un estado de congelación cuando están fríos, y se expanden cuando se calientan.
• Los elementos a base de petróleo están en un estado líquido contraído cuando están fríos, y se expanden cuando se calientan

Purgadores de vapor de tipo presión equilibrada:

Los elementos de purga de vapor de presión equilibrada tienen un relleno que es una mezcla de agua y alcoholes minerales que generalmente se vaporiza o condensa a una temperatura cercana a la del vapor para accionar la válvula.

Trampa de vapor bimetálica:

Los elementos de las trampas de vapor Bi-Metal se componen de dos tiras de metal disímiles unidas entre sí de manera que el cambio de temperatura provoca una deflexión en una dirección o en la opuesta para accionar la válvula.

Las trampas de vapor de presión equilibrada de fuelle (Fig. 3) son adecuadas para alta capacidad mientras que las de presión equilibrada de oblea/diafragma son adecuadas para baja capacidad. Por otro lado, las trampas de vapor bimetálicas pueden ser utilizadas tanto para alta como para baja capacidad.



Trampa de vapor de tipo mecánico

Las trampas de vapor mecánicas están diseñadas para abrirse para fluidos más densos y cerrarse para fluidos menos densos. Hay dos categorías básicas de trampas de vapor mecánicas que funcionan según el principio de densidad:

• Tipo flotador y
• Tipo cubo

Dentro de estas categorías, hay dos tipos cada uno de trampas de densidad: De palanca, de flotador libre, de cubeta invertida y de cubeta abierta.

El aire es menos denso que el agua. Por lo tanto, las trampas de vapor de densidad tienden a cerrarse en presencia de aire y generalmente no son adecuadas para ventilar grandes cantidades de aire. Por esta razón, las trampas de densidad pueden contener un mecanismo de venteo de aire termostático separado para manejar cantidades significativas de aire.

• Flotador & Termostático,
• Cubo & Termostático.

Tapas de vapor flotantes y termostáticas

• Tapas de vapor flotantes & Las trampas de vapor termostáticas combinan la acción de dos principios: el termostático y el de densidad. Cada purgador tiene su propio orificio de descarga. Una válvula con un actuador de bola flotante drena el condensado cuando el líquido alcanza un nivel predeterminado en la trampa. Cuando el flujo de condensado disminuye’ el flotador baja, cerrando parcialmente la válvula para acomodar el caudal.
• En la parte superior de la trampa hay un elemento termostático que se abre para descargar todo el aire y los gases no condensables tan pronto como causan una pequeña caída de temperatura dentro de la trampa.
• Opera entre 0 y 250 psig de presión,
• La válvula de condensado se encuentra en la parte inferior y está sujeta a taponamiento cuando hay suciedad e incrustaciones.
• Si las partículas de suciedad impiden que la válvula se cierre, se desperdiciará energía de vapor hasta que se detecte y corrija la condición.

Tapas de vapor de cubeta invertida

Las trampas de vapor de cubeta invertida (Fig. 4) utilizan una cubeta invertida que normalmente está sumergida y flota sólo cuando hay vapor. La cubeta se hunde cuando el volumen de condensado supera un nivel de líquido predeterminado. Cuando el cubo se hunde, la válvula de la parte superior se abre.



Directrices para la selección de trampas de vapor

La selección de trampas de vapor se hará de acuerdo con lo siguiente:

• Las trampas de vapor en el servicio de goteo de vapor a baja presión serán de estilo cubo invertido, trampas mecánicas o trampas bimetálicas de estilo termostático.
• Las trampas de vapor en el servicio de goteo de vapor a media presión serán preferentemente trampas mecánicas de tipo cubo invertido; alternativamente, se pueden utilizar trampas termodinámicas de tipo disco.
• Los purgadores de vapor en servicio de goteo de vapor a alta presión serán preferentemente purgadores mecánicos de cubeta invertida.
• Los purgadores de vapor suministrados para el servicio de goteo de entrada a la turbina de vapor serán purgadores termodinámicos de tipo pistón.

Una práctica comúnmente aceptada es utilizar purgadores de vapor flotantes & termostáticos (F&T) para sistemas de vapor de baja presión hasta 30 PSIG, y purgadores termodinámicos para presiones de vapor superiores a 30 PSIG.

Códigos y normas internacionales para purgadores de vapor

Los códigos y normas internacionales que rigen el diseño de los purgadores de vapor se enumeran a continuación:

• ISO 6552: 1980/ (BS 6023: 1981): Glosario de términos técnicos para purgadores de vapor automáticos.
• ISO 6553: 1980/CEN 26553: 1991 (Sustituye a BS 6024: 1981) Marcado de purgadores de vapor automáticos.
• ISO 6554 1980/CEN 26554: 1991 (Reemplaza a BS 6026: 1981) Dimensiones de cara a cara para un purgador automático con bridas.
• ISO 6704: 1982/CEN 26704: 1991 (Reemplaza a BS 6022: 1983) Clasificación de purgadores automáticos
• ISO 6948:1981/ CEN 26948: 1991 (Sustituye a la BS 6025: 1982) Pruebas de producción y características de funcionamiento de los purgadores automáticos de vapor.
• ISO 7841: 1988/CEN 27841: 1991 (Sustituye a la BS 6027: 1990) Métodos para la determinación de la pérdida de vapor de los purgadores automáticos.
• ISO 7842: 1988/CEN 27842: 1991 (Sustituye a la BS 6028: 1990) Métodos para la determinación de la capacidad de descarga de los purgadores automáticos.

Causas de fallo de los purgadores de vapor

Las causas más comunes de fallo de los purgadores de vapor son:

• Corrosión, debido al estado del condensado. Esto se puede contrarrestar mediante el uso de materiales particulares de construcción, un buen acondicionamiento del agua de alimentación.
• Golpe de ariete, a menudo debido a una elevación después del purgador de vapor, trampas.
• Suciedad, que se acumula de un sistema en el que el compuesto de tratamiento de agua se arrastra desde la caldera, o en el que se permite que los residuos de las tuberías interfieran con el funcionamiento del purgador.

El fallo de un purgador de vapor tiene graves implicaciones en el rendimiento del sistema de vapor. Si el purgador falla en estado abierto, dejará escapar el vapor y el condensado por completo, lo que provocará un aumento del consumo de vapor que, a su vez, añadirá una mayor carga a la caldera. Sin embargo, cuando falla en estado cerrado, ni el vapor ni el condensado pasarán a través de él. Así que la función de la trampa de vapor se detendrá lo que podría conducir a cualquiera de los siguientes problemas:

• Surge o golpe de ariete
• Atasco de agua del proceso
• La presencia de agua (condensado) en el sistema de vapor es un peligro para la seguridad.

Por lo tanto, es esencial para supervisar regularmente el rendimiento de la trampa de vapor y arreglar las trampas de vapor fallidas.

Evaluación del rendimiento de los purgadores de vapor

El rendimiento de los purgadores de vapor se evalúa utilizando cualquiera de los tres métodos que se mencionan a continuación:

• Método visual-La inspección visual se realiza utilizando mirillas.
• Método de sonido-Involucra la distinción entre las frecuencias de sonido utilizando un equipo auditivo.
• Métodos de temperatura-Trabaja según el principio de diferencia de temperatura. Sin embargo, es el método menos fiable y, por tanto, normalmente no se utiliza.

Normalmente, se realiza un mantenimiento preventivo de los purgadores de vapor y el programa de mantenimiento depende de la presión nominal del purgador. Como regla general, los purgadores de vapor de alta presión con una presión nominal superior a 250 psig deben probarse diariamente. Por otro lado, los purgadores de baja presión con una presión nominal inferior a 30 psig pueden comprobarse anualmente. Los intermedios deben comprobarse mensualmente. Como regla general, los purgadores de vapor deben sustituirse cada tres o cuatro años.

Requisitos de características en los purgadores de vapor

Los purgadores de vapor adecuados deben poseer las siguientes características para su mejor rendimiento:

• El purgador de vapor debe permitir el paso del condensado y atrapar el vapor.
• Los purgadores de vapor deben ser energéticamente eficientes y tener un consumo de vapor insignificante. El purgador de vapor debe garantizar que el espacio de vapor se llene de vapor limpio y seco. El tipo de purgador influirá en esto.
• Los purgadores de vapor deben poseer una buena capacidad de ventilación de aire. Si el aire se mezcla con el vapor, reducirá la temperatura del mismo.
• Es preferible que los purgadores no provoquen destellos de vapor.
• Los purgadores deben tener una alta fiabilidad. A veces, varios factores externos pueden causar falta de fiabilidad en el uso de los purgadores de vapor como
  • Corrosión
  • Golpe de ariete y
  • Acumulación de suciedad o residuos.

Instalación de purgadores de vapor

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