Trampa de vapor

Trampa de Vapor Las trampas de vapor son un tipo de válvula automática que filtra el condensado es decir vapor condensado y gases no condensables como lo es el aire esto sin dejar escapar al vapor

Trampa de Vapor. En la industria, el vapor es regularmente usado para calentamiento o como fuerza motriz para un poder mecánico. Las trampas de vapor son usadas en tales aplicaciones para asegurar que no se desperdicie el vapor. Una trampa es definida de la siguiente manera de acuerdo con la terminología de válvulas JIS B 0100:

Uso de la trampas de vapor

El vapor se forma cuando el agua es evaporada para formar un gas. Para que el proceso de evaporación se produzca, las moléculas de agua deben recibir suficiente energía de tal manera que las uniones entre las moléculas (uniones de hidrógeno, etc. se rompan. Esta energía que se da para convertir un líquido a gas recibe el nombre de calor latente.

Los procesos basados en el calentamiento utilizan el calor latente y lo transfieren al producto. Cuando se realiza este trabajo es decir el vapor a cedido su calor latente, el vapor se condensa y se convierte en condensado. En otras palabras, el condensado no tiene la habilidad de hacer el trabajo que el vapor realiza. Por lo tanto la eficiencia de calentamiento se ve afectada si el condensado no es removido propia y rápidamente como sea posible, ya sea en una tubería para transportar el vapor o en un intercambiador de calor.

Las Trampas de Vapor vienen en varios mecanismos diferentes diversos tipos de mecanismos Principios de Operación han sido desarrollados para la descarga automática de condensado y gases no condensables. Los mecanismos mayormente usados son aquellos que dependen de las diferencias en temperatura, gravedades específicas y presión. Cada uno de estos tipos de trampas de vapor tienen sus propias ventajas y aplicaciones.

Requerimientos de las Trampas de Vapor

El calor es requerido para calentamiento y también para algunos procesos industriales. Dicho calor es transportado desde una caldera a un punto para su uso mediante medios como agua, aceite o vapor empleando los principios de transferencia de calor; este último medio es en realidad el medio mas versátilmente utilizado y por esta razón se hará hincapié en el siguiente documento.

El vapor es generado en una caldera y es transportado a través de la tubería hasta los equipos de vapor.

Generador_de_Vapor

Estas tuberías deben estar correctamente aisladas o con recubrimiento con el fin de prever la pérdida de calor, no obstante parte de calor es radiado al medio ambiente. En este transporte el vapor cede calor a las paredes de la tubería y empieza a condensar en agua caliente y a depositarse en el fondo de la misma. Si este condensado se le permite mantenerse en la tubería el ocasionará tanto perdida de calor como bloqueo con sus correspondientes consecuencias.

Similarmente cuando el vapor ingresa en los equipos, el calor es transferido a través de las paredes al fluido o producto empezando su calentamiento. Como el vapor cede su calor este condensa, el condensado así formado comienza a acumularse en el espacio destinado para el vapor en el equipo.

Una vez más, por lo tanto, el simple uso de las trampas para vapor deberá drenar el condesado sin permitir la fuga del vapor.

Las trampas para vapor, son empleadas para funciones que no son tan aparentes. Cuando el sistema de vapor se interrumpe o apaga, aire ingresa en las tuberías para ocupar el espacio del vapor en compañía con el condensado generado. Las trampas para vapor deben por tanto desalojar ese aire en el momento de arranque de estos sistemas.

Funciones de las Trampas para Vapor

1. Descargar condensado.
2. No permitir escape de vapor.
3. Ser capaces de desalojar aire y gases.

Clasificaciones de las Trampas de Vapor

Existen varios tipos de trampas para vapor, no todas ellas son capaces de cumplir correctamente las funciones antes mencionadas. Dichas trampas se pueden clasificar en tres principales categorías:

1. Mecánicas.
2. Termostáticas.
3. Termodinámicas.

Las trampas mecánicas trabajan con el principio de diferencia entre la densidad del vapor y la del condensado. Por ejemplo, un flotador que haciende a medida que el nivel del condensado se incrementa, abriendo una válvula, pero que en presencia del vapor la mantiene cerrada.

Las trampas mecánicas no pueden permitir el venteo de aire o de gases no condensables, sin embargo puede incorporarse un elemento termico en algunas versiones. Estos elementos son versiones miniaturas de las trampas termostáticas.

A continuación se presentan los diferentes tipos de trampas para vapor dentro de las tres principales categorías ya mencionadas:

Mecánicas	Flotador – Termostáticas. Balde invertido.	Flotador Libre. Flotador con Nivel. Balde Libre.
Termostáticas	Expansión. Presión Balanceada. Bimetálicas	Expansión. Presión Balanceada. Bimetálicas
Termodinámicas	Disco. Impulso.	Camara expuesta. Aislamiento con aire. Aislamiento con Vapor. Orificio y Piston.

Trampas para Vapor del flotador – flotador libre

Dos tipos básicos Existen dos tipos básicos de trampas paravapor termostáticas empleados en procesos industriales:

• Flotador con palanca.
• Flotador libre.

Principio de operación – Flotador de Palanca

La válvula principal controladora del flujo de condensado es conectada mediante una palanca al flotador, el cual ascenderá o descenderá en el condensado presente de la trampa para vapor. Cuando la trampa es conectada al equipo de vapor y el vapor empieza a fluir, el aire es empujado a la parte superior de la trampa. El flotador esta en su posición mas baja manteniendo la válvula cerrada. Sin embargo, el elemento termostático esta frío permitiendo pasar a través del orificio el aire.

Luego el condensado frío sigue al aire en el cuerpo de la trampa. Como el condensado se incrementa elevando al mismo tiempo el flotador y por consiguiente abriendo la válvula para así desalojar el mismo.

Ventajas

• Una sola parte en movimiento.
• Construcción robusta con una cubierta de fácil remoción.
• Flotador de Precisión en acero inoxidable.
• Fácil acceso al orificio de la válvula.
• Giro del flotador sobre el orificio de la válvula.
• Simple flotador / orifico.
• Válvula de acomodo.
• Ubicación del orificio de la válvula debajo del nivel de agua.
• Trampa con elemento termostático para venteo incorporada.
• Filtro incorporado.
• Steam lock release Optional

Beneficios

• Mantenimiento simple a bajo costo con un mínimo requerimiento de repuestos.
• No es necesario remover la trampa de la líne para realizar su mantenimiento.
• Rotación del flotador para proveer infinitos puntos de contacto sobre la superficie de cierre generando una larga vida del elemento.
• El orifico puede ser inspeccionado sin remover la trampa para vapor de la línea. Si es necesario el reemplazo su remoción será sencilla.
• La trampa se ajusta automáticamente a los cambios en el flujo de condensado descargado desde le equipo de vapor tan pronto el es generado.
• La trampa trabajara bien en condiciones de contrapresión.
• Previene la fuga del vapor.
• Permite un rápido venteo en el arranque para líneas que no tienen elementos de venteo.
• Previene el daño causado por elementos extraños.
• Ideal para procesos que involucren bloqueo de la trampa para vapor por el mismo vapor.
• Modelos con tres puntos de apoyo
• Ideal para flujos muy bajos o en condiciones de vapor sobrecalentado.

Tipos de Trampa de Vapor

Trampas tipo Flotador

Trampa_de_vapor_tipo_flotador

Son trampas mecánicas de operación continua, poseen un flotador que emplea la densidad del agua y del vapor para discriminar, logrando así evacuar el condensado. Usualmente vienen provistas de eliminador de aire, poseen gran capacidad, son algo voluminosas, pueden verse afectadas por golpe de ariete, por lo cual preferiblemente deben instalarse en sistemas donde la válvula de control no favorezca la acumulación de condensado cuando este cerrada incluye drenaje previo, por ser de drenaje continuo son muy eficientes en cualquier aplicación. Pueden trabajar con diferenciales pequeños. Por su principio de operación elimina el condensado ni bien se forma, es considerada como la única trampa de drenaje continuo, es la más adecuada en procesos continuos y donde se requiere un estricto control de temperatura. Al momento de dimensionarla debería tener un factor de sobredimensionamiento de 1.5 a 2.5. Se ve afectada por golpes de ariete que pueden reventar el flotador.

Trampas tipo Balde Invertido

Al igual que la tipo flotador es una trampa mecánica que emplea la densidad como principio de operación, a diferencia del tipo flotador es una trampa intermitente, puede emplearse en sistemas continuos pero con un sobredimensionamiento mayor a la de flotador 3 ó más, en tamaños mayores a 1 es muy voluminosa, requiere de un sello de agua para garantizar hermeticidad, por lo cual previo a entrar en operación hay que llenarlas de agua, en el balde posee un pequeño agujero que sirve para descargar el vapor preso y gases incondensables, cuando la trampa no está descargando, se ve afectada por presencia de aire y si el pequeño agujero se obstruye la trampa se bloquea. El instalar un eliminador de aire en paralelo favorece su operación. Es bastante robusta y puede soportar golpes de ariete.

Trampas tipo Termostáticas de Presión Balanceada

Estas trampas tienen como principio de operación el empleo de una cápsula termostática la cual está rellena de una solución alcohólica, el alcohol altera el punto de ebullición del agua grados menos dependiendo de la concentración de la solución a mayor concentración menor punto de ebullición, debido a que la cápsula está sometida a la presión de vapor del sistema, el punto de ebullición del agua corresponde a la nueva condición de presión, pero la solución de la cápsula tiene un punto de ebullición menor por lo cual esta cierra cuando se ve en presencia de un condensado a mayor temperatura que su punto de ebullición la solución en la cápsula se evapora generando que la trampa se cierre.

Existen 3 tipos de cápsulas las cuales cierran con un diferencial de 4, 12 y 20 C. Por principio de operación generan anegamiento, eliminan aire y otros gases no condensables. La cápsula estándar es la de -12 C respecto a la curva de vapor saturado. Son trampas intermitentes descargan condensado frío hasta su temperatura de cierre, luego tiene que disipar calor al ambiente para enfriarse y nuevamente abrir. Son de gran capacidad siendo muy compactas y pueden instalarse en sistemas de calentamiento donde se requieren bajas temperaturas y no muy exactas o en drenajes de línea con una distancia de 1.5 metros alejada del colector. Soportan golpes de ariete.

Trampas Termostáticas tipo Bimetálicas

A diferencia de las tipo presión balanceada, las trampas bimetálicas emplean como principio de operación el coeficiente de dilatación de los metales correlacionándola con la curva de vapor. Para este caso se emplean láminas de dos metales con diferente coeficiente de dilatación uno mayor que otra, las cuales se sueldan superponiendo uno sobre otra, al calentarse ambas tratan de dilatarse pero al crecer una más que otra se genera un encurvamiento por la resistencia generada del que posee menor coeficiente de dilatación. Se eligen materiales tal que el efecto de dilatación se genere siempre antes de latemperatura de vapor saturado a las diferentes presiones del sistema. En aplicaciones es muy similar a la trampa de presión balanceada, pero el diferencial menor es de -20 C, por lo cual en instalaciones similares trabajan con sistemas de calentamiento con temperaturas mucho más bajas o en purgas de línea con una longitud mínima de 2.5 metros alejada del colector. Por principio de operación eliminan aire y gases no condensables, soportan golpes de ariete y son muy compactas.

Trampas tipo Termodinámica

Emplea como principio de operación las propiedades termodinámicas del agua. La trampa sólo posee una parte móvil que es un disco el cual se mueve de manera vertical haciendo una función de obturador y check a la vez. El disco es levantado del asiento por acción del condensado que llega a la presión de vapor del sistema y es retenido en la parte superior por la tapa la cual posee un resalto, cuando el vapor se va acercando a la trampa se genera una aceleración del flujo de condensado, dando como efecto una caída de presión ejercida sobre la cara del disco en contacto con el condensado, esto trae como consecuencia que la trampa cierre. Cuando el condensado es descargado pasa a un sistema de menorpresión línea de retorno de condensado, por lo cual para co-existir se revaporiza parte de este condensado generando vapor flash, que actúa sobre la cara posterior del disco asegurando su cierre. Para que vuelva a abrir la trampa, el revaporizado cede parte de su energía al ambiente y se condensa generando una reducción en la presión del flash y por ende disminuye la fuerza de cierre, originándose nuevamente el ciclo de descarga.

Debido a su construcción es muy robusta, muy compacta y soporta golpe de ariete. Como es intermitente, su aplicación se limita a sistemas donde no se requiere un control estricto de la temperatura, su principal aplicación se da en drenaje de líneas, distribuidores de vapor o en sistemas de bajo régimen de consumo de vapor. Se ve afectada por el aire pues no lo diferencia del vapor originando que se pueda bloquear.

Fuentes

• Definición de Trampa de Vapor
• Criterios de Trampa de Vapor
• Documentación de Trampas de Vapor
• Imágenes de la Trampa a Vapor
• NAGASUNA, Noguchi. EFFICIENT USE OF PROCESS STEAM. TLV. 1999.
• NAGASUNA, Noguchi. STEAM TRAPPING PRINCIPLES. TLV. 1999.
• NAGASUNA, Noguchi. CONDENSATE DRAINAGE AND RECOVERY. TLV. 1999.