Scaricatori di condensa: Definizione, Tipi, Selezione, Caratteristiche, Codici e Standard – What Is Piping

Una trappola per il vapore è una valvola automatica che permette alla condensa, all’aria e ad altri gas non condensabili (CO2) di essere scaricati dal sistema del vapore mentre trattiene o intrappola il vapore nel sistema. Quindi, gli Steam Traps separano la condensa dalla miscela. Per qualsiasi sistema a vapore nelle centrali elettriche o di trasformazione, lo steam trap è un componente essenziale. Trattiene il vapore all’interno del processo che aiuta a sfruttare al massimo il calore. Cerchiamo innanzitutto di capire come si forma questa miscela:

• Condensa: La condensa si forma ogni volta che il vapore rilascia la sua energia termica per qualsiasi motivo.
• Aria: L’aria esiste in tutti i tubi del vapore prima dell’avvio del sistema quando il sistema è freddo. L’aria può entrare nel sistema attraverso i sistemi di reintegro dell’acqua della caldaia e gli interruttori del vuoto.
• Gas non condensabili: Gas diversi dall’aria come l’anidride carbonica esistono all’interno dei sistemi a vapore.

Quindi la funzione principale degli scaricatori di condensa è quella di rimuovere la condensa liquida dalla miscela per evitare la formazione di flussi bifase. Gli scaricatori di condensa industriali possono operare in un’ampia gamma di temperature e pressioni secondo il requisito del sistema.

Tipi di Steam Traps / Steam Trap Types

Come classificato dallo standard internazionale ISO 6704, ci sono tre tipi principali di Steam Traps come elencati di seguito:

• Thermodynamic Steam Traps
• Mechanical Steam Traps and
• Thermostatic Steam Traps

Fig. 1 spiega chiaramente i tipi di trappole per vapore.

Trappole per vapore a disco termodinamiche

Le trappole per vapore termodinamiche rilevano la differenza di velocità dei fluidi in entrata. Quando la condensa entra nel corpo della trappola, si muove lentamente rispetto al vapore e viene scaricata liberamente. Quando il vapore istantaneo o vivo si muove attraverso la parte inferiore del disco, la sua velocità è molto più alta dell’acqua e l’alta velocità crea una caduta di pressione che chiude la testa della valvola. La valvola rimane chiusa finché la pressione del vapore della camera di controllo sopra la testa della valvola non scende, permettendo così alla valvola di aprirsi.

Tipi: Disco termodinamico e Pistone termodinamico.

Siccome l’aria si muove molto più velocemente della condensa, le trappole a disco termodinamico tendono a chiudersi in presenza di aria e non sono generalmente adatte per lo scarico di grandi quantità di aria.

Disco termodinamico & Trappole termostatiche per vapore: Per gestire l’aria, può essere utilizzata una combinazione di trappole a disco termodinamiche e sfiato termostatico.

Funzionamento della trappola a disco

• Le trappole a disco funzionano in funzione della velocità. In condizioni operative normali, la condensa e l’aria entrano nella trappola e passano attraverso un orifizio di ingresso, una camera di controllo, una camera isolante (per isolare la trappola dagli effetti dell’ambiente).
• Classificato per funzionare da 10 a 600 psig.
• Piccolo e leggero quindi facile da installare.
• Richiesta di ispezioni frequenti, non efficiente dal punto di vista energetico a causa della breve durata.
• Non adatto quando la contropressione è alta.

Trappole per vapore termostatiche

Le trappole per vapore termostatiche rilevano la differenza di temperatura dei fluidi in entrata. La chiusura avviene quando il fluido, tipicamente la condensa calda, ha una temperatura maggiore o uguale a un certo valore di soglia. La temperatura calda fa muovere un elemento termostatico in modo tale da chiudere una valvola. Questo valore di soglia di temperatura è inferiore a quello del vapore saturo.

• Poiché l’aria ha una temperatura significativamente inferiore a quella del vapore, le trappole termostatiche sono generalmente molto buone per scaricare grandi quantità di aria. Le trappole termostatiche sono classificate per funzionare da 0 a 300 psig.
• Fabbricate con alloggiamenti in SS, CS e ghisa.
• Non sono efficaci quando sono presenti sporco e calcare

Tipi base: Espansione, Pressione bilanciata e Bi-Metallo.

Scaricatori di condensa ad espansione:

• Gli elementi delle trappole per vapore ad espansione hanno un riempimento interno che si espande e si contrae al variare della temperatura per azionare la valvola, ma il riempimento non vaporizza.
• Gli elementi in cera sono in uno stato di congerie quando sono freddi, e si espandono quando sono riscaldati.
• Gli elementi a base di petrolio sono in uno stato liquido contratto quando sono freddi, e si espandono quando sono riscaldati

Trappole per vapore a pressione equilibrata:

Gli elementi delle trappole per vapore a pressione bilanciata hanno un riempimento che è una miscela di acqua e alcolici minerali che generalmente vaporizza o si condensa a una temperatura vicina a quella del vapore per azionare la valvola.

Trappola per vapore bi-metallica:

Gli elementi delle trappole per vapore bimetalliche sono composti da due strisce di metallo dissimili legate insieme in modo che il cambiamento di temperatura provochi una deflessione in una direzione o nel suo opposto per azionare la valvola.

Le trappole per vapore del tipo a soffietto a pressione bilanciata (Fig. 3) sono adatte per alte capacità mentre quelle a wafer/diaframma sono adatte per basse capacità. D’altra parte gli scaricatori di condensa bi-metallici possono essere usati sia per alte che per basse capacità.

Strappola per vapore di tipo meccanico

Le trappole per vapore meccaniche sono progettate per aprirsi per fluidi più densi e chiudersi per fluidi meno densi. Ci sono due categorie di base di scaricatori di condensa meccanici che operano secondo il principio della densità:

• tipo a galleggiante e
• tipo a secchio

All’interno di queste categorie, ci sono due tipi di trappole a densità: Lever Float, Free Float, Inverted Bucket e Open Bucket.

L’aria è meno densa dell’acqua. Quindi, le trappole per vapore a densità tendono a chiudersi in presenza di aria e non sono generalmente adatte per lo scarico di grandi quantità di aria. Per questo motivo, le trappole a densità possono contenere un meccanismo separato di sfogo dell’aria termostatico per gestire quantità significative di aria.

• Float & Termostatico,
• Bucket & Termostatico.

Strappole per vapore galleggianti e termostatiche

• Galleggiante & Le trappole per vapore termostatiche combinano l’azione di due principi: termostatica e densità. Ogni trappola ha il suo orifizio di scarico. Una valvola con un attuatore a sfera galleggiante scarica la condensa quando il liquido raggiunge un livello predeterminato nella trappola. Quando il flusso di condensa diminuisce’ il galleggiante si abbassa, chiudendo parzialmente la valvola per accomodare la portata.
• In cima alla trappola c’è un elemento termostatico che si apre per scaricare tutta l’aria e i gas non condensabili non appena causano un piccolo calo di temperatura all’interno della trappola.
• Funziona tra 0 e 250 psig di pressione,
• La valvola della condensa è situata sul fondo ed è soggetta all’otturazione quando sono presenti sporco e calcare.
• Se le particelle di sporco impediscono alla valvola di chiudersi, l’energia del vapore verrà sprecata fino a quando la condizione non verrà rilevata e corretta.

Schede a vapore a secchio rovesciato

Le trappole a vapore a secchio rovesciato (Fig. 4) utilizzano un secchio rovesciato che è normalmente sommerso e galleggia solo quando è presente del vapore. Il secchio affonda quando il volume della condensa supera un livello di liquido predeterminato. Quando il secchio affonda, la valvola in cima si apre.

Linee guida per la selezione degli scaricatori di condensa

La selezione degli scaricatori di condensa sarà conforme a quanto segue:

• Gli scaricatori di condensa nel servizio a bassa pressione saranno a secchiello rovesciato, scaricatori meccanici o scaricatori termostatici bimetallici.
• Gli scaricatori di condensa nel servizio di gocciolamento del vapore a media pressione saranno preferibilmente di tipo meccanico a secchio rovesciato; in alternativa, possono essere utilizzati scaricatori termodinamici a disco.
• Gli scaricatori di condensa nel servizio di sgocciolamento del vapore ad alta pressione saranno preferibilmente degli scaricatori meccanici a secchiello rovesciato.
• Gli scaricatori di condensa forniti per il servizio di sgocciolamento dell’ingresso della turbina a vapore saranno del tipo termodinamico a pistone.

Una pratica comunemente accettata è quella di utilizzare sifoni & termostatici a galleggiante (F&T) per sistemi a vapore a bassa pressione fino a 30 PSIG, e sifoni termodinamici per pressioni di vapore superiori a 30 PSIG.

Codici e standard internazionali per gli scaricatori di condensa

I codici e gli standard internazionali che regolano la progettazione degli scaricatori di condensa sono elencati di seguito:

• ISO 6552: 1980/ (BS 6023: 1981): Glossario dei termini tecnici per le trappole per vapore automatiche.
• ISO 6553: 1980/CEN 26553: 1991 (sostituisce BS 6024: 1981) Marcatura delle trappole per vapore automatiche.
• ISO 6554 1980/CEN 26554: 1991 (Sostituisce BS 6026: 1981) Dimensioni faccia a faccia per uno scaricatore di condensa flangiato.
• ISO 6704: 1982/CEN 26704: 1991 (Sostituisce BS 6022: 1983) Classificazione degli scaricatori di condensa automatici
• ISO 6948:1981/ CEN 26948: 1991 (Sostituisce BS 6025: 1982) Prove di produzione e caratteristiche di prestazione per trappole automatiche per vapore.
• ISO 7841: 1988/ CEN 27841: 1991 (sostituisce BS 6027: 1990) Metodi per la determinazione della perdita di vapore degli scaricatori di condensa automatici.
• ISO 7842: 1988/CEN 27842: 1991 (Sostituisce BS 6028: 1990) Metodi per la determinazione della capacità di scarico degli scaricatori di condensa automatici.

Cause di guasto degli scaricatori di condensa

Cause comuni di guasto degli scaricatori di condensa sono:

• Corrosione, dovuta alle condizioni del condensato. Questo può essere contrastato utilizzando particolari materiali di costruzione, un buon condizionamento dell’acqua di alimentazione.
• Il colpo d’ariete, spesso dovuto a un sollevamento dopo la trappola del vapore, intrappola.
• Lo sporco, che si accumula da un sistema in cui il composto per il trattamento dell’acqua viene portato dalla caldaia, o in cui i detriti delle tubazioni possono interferire con il funzionamento della trappola.

Il fallimento di una trappola del vapore ha gravi implicazioni sulle prestazioni del sistema del vapore. Se la trappola del vapore si guasta in condizione aperta, perderà completamente il vapore e la condensa causando un aumento del consumo di vapore che a sua volta aggiungerà un carico maggiore alla caldaia. Tuttavia, quando si guasta in condizione chiusa, né il vapore né la condensa passeranno attraverso di essa. Quindi la funzione della trappola del vapore sarà interrotta e ciò potrebbe portare a uno dei seguenti problemi:

• Surge o colpo d’ariete
• Immagazzinamento del processo
• La presenza di acqua (condensa) nel sistema del vapore è un pericolo per la sicurezza.

Quindi, è essenziale monitorare regolarmente le prestazioni della trappola del vapore e riparare le trappole del vapore guaste.

Valutazione delle prestazioni degli scaricatori di condensa

Le prestazioni degli scaricatori di condensa vengono valutate utilizzando uno dei tre metodi menzionati di seguito:

• Metodo visivo – L’ispezione visiva viene eseguita utilizzando occhiali da vista.
• Metodo del suono – Consiste nel distinguere tra le frequenze sonore utilizzando apparecchiature acustiche.
• Metodo della temperatura – Funziona in base al principio della differenza di temperatura. Tuttavia, è il metodo meno affidabile e quindi normalmente non viene utilizzato.

Normalmente, viene eseguita una manutenzione preventiva per le trappole del vapore e il programma di manutenzione dipende dalla pressione nominale della trappola del vapore. Come regola generale, le trappole per vapore ad alta pressione con una pressione superiore a 250 psig dovrebbero essere testate quotidianamente. D’altra parte, gli scaricatori di condensa a bassa pressione con una pressione inferiore a 30 psig possono essere controllati annualmente. Quelli intermedi dovrebbero essere controllati mensilmente. Come regola generale, gli scaricatori di condensa dovrebbero essere sostituiti ogni tre o quattro anni.

Requisiti delle caratteristiche degli scaricatori di condensa

Gli scaricatori di condensa ideali dovrebbero possedere le seguenti caratteristiche per le loro migliori prestazioni:

• Lo scaricatore di condensa deve permettere il passaggio della condensa e intrappolare il vapore.
• Lo scaricatore di condensa deve essere efficiente dal punto di vista energetico e avere un consumo di vapore trascurabile. La trappola per il vapore deve assicurare che lo spazio del vapore sia riempito di vapore secco e pulito. Il tipo di trappola per il vapore influenzerà questo aspetto.
• Le trappole per il vapore devono avere una buona capacità di sfogo dell’aria. Se l’aria si mescola al vapore, ridurrà la temperatura del vapore.
• È preferibile che gli scaricatori di condensa non causino l’infiammabilità del vapore.
• Gli scaricatori di condensa devono avere un’alta affidabilità. A volte, vari fattori esterni possono causare inaffidabilità nell’uso delle trappole per vapore come
  • corrosione
  • martello d’acqua e
  • accumulo di sporco o detriti.

Installazione trappola per vapore

Clicca qui per conoscere le migliori pratiche di installazione della trappola per vapore.