Purgador de vapor de boya esférica

El purgador de vapor de bola flotante es un dispositivo mecánico en el que el purgador funciona debido a la diferencia de densidad del vapor. En este dispositivo, una válvula sostiene una bola de trampa flotante. Cuando el cuerpo de la válvula se llena de líquido hace que la bola flote sobre el líquido. Se utiliza una varilla de hierro para conectar la bola flotante a la compuerta de la válvula de forma que pueda abrir la compuerta de la válvula a medida que la bola flota hacia arriba. Si el nivel de condensado es bajo, la válvula se llenará de vapor. Así, el vapor empujará la bola hacia abajo cerrando la compuerta. Además, la válvula puede permitir el flujo de vapor a una velocidad ajustada o controlada. La trampa de vapor de flotador de bola es un dispositivo utilizado para separar vapor y agua. Las trampas de vapor de flotador de bola están diseñadas para prevenir el desperdicio de vapor. El aire y el condensado presentes en el vapor de una planta de vapor tienen ciertos efectos perjudiciales en el rendimiento efectivo de la planta. Tales efectos incluyen la toma de espacio de calentamiento que puede ser ocupado por el vapor y también causan la formación de películas de agua en la superficie de calentamiento o bolsas de aire que limitan la transferencia de calor.

Figura: Purgador de vapor de boya esférica.

 

Funcionamiento de un purgador de vapor de boya esférica

Un purgador de vapor de boya esférica se compone de una válvula y un mecanismo que abre o cierra la válvula para drenar el condensado de la tubería sin dejar escapar el vapor. La trampa de vapor de flotador de bola se instala en un punto bajo del sistema a drenar. La válvula del purgador de vapor de flotador de bola y el flotador están conectados de forma que permiten que la válvula se abra cuando el flotador sube. Cuando la trampa está funcionando, el vapor mezclado con agua fluye a través de la cámara del flotador. Como el agua es más densa que el vapor, cae al fondo del purgador. Esto hace que el nivel de agua suba. Como tal, el aumento del nivel de agua hace que el flotador se levante, lo que a su vez levanta el tapón y abre la válvula. Esto obliga al condensado a salir mientras que el flotador se mueve hacia abajo a una posición más baja que hace que la válvula se cierre antes de que el nivel de condensado sea demasiado bajo para permitir la salida de vapor. A través de este purgador, el condensado que sale del purgador se devuelve al sistema de alimentación. 

Funcionamiento de un purgador de vapor de boya esférica

 

Especificaciones del purgador de vapor de boya esférica

Existen factores que afectan a las especificaciones mínimas del purgador de vapor de boya esférica en cuanto a temperatura, presión, material, capacidad de descarga y tipo de conexión. Dichos factores se comentan a continuación.

Material de la carrocería 

El material del purgador de vapor de boya esférica es un factor muy importante a tener en cuenta a la hora de comprar un purgador. La selección del material depende de la presión y temperatura máximas de trabajo en el entorno, la ubicación de descarga del condensado y los requisitos de mantenimiento mínimo. Los fabricantes de trampas de vapor de flotador de bola seleccionan el material con el objetivo de alcanzar la presión máxima, la prueba de presión y la temperatura de la tubería. El material utilizado para hacer la tapa de la trampa de vapor de flotador de bola, cuerpo, y otras partes resistentes a la presión no son diferentes de los utilizados en otras válvulas. Dichos materiales incluyen acero inoxidable, acero al carbono, fundición dúctil o fundición gris. La temperatura y presión máximas aplicables del material del cuerpo no siempre son equivalentes a la temperatura y presión máximas de funcionamiento de una trampa de vapor de boya esférica. Esto se debe a que la temperatura y presión máximas de trabajo pueden estar restringidas por la resistencia a la temperatura/presión de otros componentes como juntas y piezas internas. 

Dimensionamiento 

Un purgador de vapor de boya esférica tiene que coincidir con el tamaño de la tubería en la salida del equipo que suministra el condensado a dicho purgador. La tubería de condensado en la descarga del equipo que suministra el condensado a la trampa necesita ser dimensionada siguiendo los detalles de la siguiente tabla. No es necesario que el tamaño de la trampa de flotador de bola sea inferior al de la tubería de salida del equipo, ya que esto puede provocar encharcamientos y daños o problemas de calentamiento. Además, el tamaño de la tubería a la salida de la trampa de vapor de flotador esférico no tiene por qué depender del tamaño de la trampa, sino que debe diseñarse para producir el caudal necesario y restringir la pérdida de presión para un flujo bifásico.

Tipo de conexión 

La mayoría de los usuarios de vapor necesitan purgadores de vapor de boya esférica roscados, embridados o soldados por encaje para conexiones basadas en las especificaciones y códigos estándar nacionales, de la empresa o de la industria. Las conexiones roscadas son más baratas que las conexiones embridadas. Sin embargo, las conexiones roscadas tienen que enroscarse al instalarse, lo que significa que la tubería de salida del purgador tiene que desconectarse o utilizar una unión para facilitar la sustitución del purgador. Cuando se utilizan conexiones roscadas en purgadores de vapor de boya esférica, las roscas utilizadas deben seguir las normas oficiales para reducir las malas conexiones en la tubería conectada. La trampa de vapor de flotador esférico con conexión de soldadura de encaje es a veces preferida en ciertas plantas de vapor para restringir el nivel de fuga de vapor. Sin embargo, estas conexiones son difíciles de desinstalar durante la sustitución y suelen tener costes de mantenimiento más elevados. La trampa de vapor de flotador esférico con conexión bridada es fácil de desmontar y sustituir si la trampa tiene el mismo tamaño y dimensiones cara a cara. Una vez realizadas las especificaciones de la trampa según el entorno y las condiciones de funcionamiento, el siguiente paso es determinar la capacidad de descarga y el factor de seguridad adecuados. 

 

Tipos de purgadores de vapor de boya esférica

Purgador de vapor de boya esférica suelta 

El tipo simple de purgador de vapor de flotador esférico es un purgador de flotador suelto. Esta trampa se muestra en la siguiente figura. El condensado entra en la trampa de vapor de boya de bola a través de la entrada en el punto A. Esto hace que el nivel de agua suba y la boya en B se levante del punto C. Esto hace que el condensado pase libremente a través del orificio de la válvula en D. Cuando el flujo de condensado disminuye, el nivel de agua en la trampa de vapor de boya de bola cae y la bola empieza a cubrir el punto de salida D. Después de descargar todo el condensado, la bola cubre el orificio y así previene la pérdida de vapor. La acción de la boya ayuda a mantener una descarga continua en relación con la cantidad de condensado que llega a la trampa de vapor de boya esférica. Este tipo de purgador de vapor de boya esférica suelta tiene la ventaja de que requiere poco mantenimiento ya que no tiene componentes de trabajo que puedan fallar. Sin embargo, la salida de la trampa de vapor de boya esférica se mantiene más baja que la entrada. Este diseño resulta en un sello de agua que restringe el soplado de vapor a través de la trampa. Además, este sello no descarga aire de la trampa a través del orificio principal. Por ello, debe incluirse otra llave de aire manual en el punto E. El otro problema asociado con una trampa de vapor de boya esférica suelta es que es difícil conseguir un buen asiento de la bola en un orificio de salida pequeño. 

 

Figura: Purgador de vapor de flotador esférico suelto.

 

Purgador de vapor de flotador de bola de palanca

Este es un tipo de purgador de vapor de boya de bola en el que el condensado entra en el cuerpo a través de la entrada A y la bola B se eleva cuando sube el nivel de agua. La bola está conectada a la válvula de salida en el punto D mediante el uso de un brazo flotador en el punto C. La válvula de salida se abre ya que el condensado levanta la bola. La posición de la válvula cambia según el nivel de agua en el cuerpo lo que da una descarga continua de condensado en cualquier carga que caiga en la capacidad máxima de este tipo de trampa. Cuando la carga de condensado disminuye el vapor sube para llegar a la trampa, el flotador baja a su posición inferior. La válvula se fija contra el asiento para evitar el desperdicio de vapor. El único problema principal asociado a este purgador es que no puede descargar a través de la válvula principal al arrancar. 

Purgador de vapor de flotador de bola de palanca

A menos que los fabricantes de purgadores de vapor de boya de bola proporcionen un determinado mecanismo para liberar el aire del sistema, entonces se evitará que el condensado fluya hacia el interior del purgador haciendo que éste quede bloqueado por el aire. Los fabricantes de purgadores de vapor de boya de bola a veces diseñan el purgador con un grifo manual en el punto E. Sin embargo, este grifo manual requiere ser accionado manualmente cada vez que se enciende el vapor. 

Purgador termostático de boya esférica de purga de aire

Se trata de un purgador de vapor de boya esférica con un purgador de aire automático en lugar de un grifo manual como en el caso del purgador de vapor de boya esférica de palanca. El purgador de aire está situado en el espacio del vapor por encima del nivel del condensado. Una vez liberado el aire inicial, se cierra hasta que el aire y otros gases no condensables se acumulan durante el funcionamiento normal haciendo que se abra y reduciendo así la mezcla de temperatura vapor/aire. Este tipo de purgador de vapor termostático de boya esférica con purga de aire tiene la ventaja de que aumenta la capacidad del condensado en el arranque en frío.

Purgador termostático de boya esférica de purga de aire

 

Aplicaciones del purgador de vapor de boya esférica 

• Se utiliza en un intercambiador de calor para mejorar la transferencia de calor. 
• Se utilizan para calentar hornos. 
• Baterías de calefacción y calefactores unitarios. 
• Drenajes separadores. 
• Se utiliza en cilindros de secado. 
• Tanques de calefacción. 
• Prensas térmicas para transferir calor a una superficie. 

 

Ventajas del purgador de vapor de boya esférica 

• Descargue el condensado inmediatamente, independientemente de los cambios de presión del vapor, especialmente si se utiliza un purgador de aire automático. 
• Descarga condensado continuamente a temperaturas de vapor. Como tal, es la primera opción para su uso cuando la tasa de transferencia de calor es alta al calentar la superficie disponible. 
• Maneja cargas de condensado ligeras y pesadas y no le afectan las fluctuaciones bruscas y amplias de presión o caudal. 
• Resistente a los golpes de ariete. 
• Estos purgadores pueden descargar aire libremente, especialmente cuando se utiliza un purgador automático. 
• Los fabricantes de purgadores de vapor de boya esférica los diseñan con una gran capacidad para una gran variedad de aplicaciones. 

 

Desventajas del purgador de vapor de boya esférica

• Susceptible de sufrir daños por congelación excesiva. 
• Estos purgadores requieren diversas piezas internas para poder trabajar en distintos rangos de presión. 
• Si estos purgadores están sometidos a una presión diferencial superior al rango de presión de diseño pueden cerrarse y no pasar condensado. 

 

Solución de problemas del purgador de vapor de boya esférica 

fugas de vapor vivo

• Se ha depositado suciedad en el asiento de la válvula. Coloque un colador separado antes del purgador de flotador de bola. Asegúrese de que el colador se retira y limpia correctamente. Esté inspeccionando el vástago y el asiento para ver si se ha depositado suciedad y limpie la superficie. 

No descarga condensado 

• Se pincha el flotador de la pelota. Esto hará que el flotador se llene de agua y por lo tanto perderá su flotabilidad y por lo tanto la bola no se elevará para flotar en el agua. Esto hará que la trampa se ahogue. Es necesario sustituir la bola flotadora por otra. 
• Baja presión diferencial. Una presión diferencial baja puede ser fácilmente anulada por la contrapresión. Como tal, la trampa de flotador de bola no descargará ningún condensado. Para evitar esto, asegúrese de que la presión diferencial se mantiene alta como se recomienda. 

 

Resumen 

Un purgador de vapor de boya esférica es un tipo de purgador de vapor mecánico. Esta trampa se utiliza para separar vapor y agua. Una trampa de vapor de flotador de bola funciona abriendo una válvula para permitir el flujo de fluido. Al mismo tiempo, la trampa evita que el vapor se escape. Una trampa de vapor de boya esférica ayuda a asegurar que el vapor no se desperdicia. Un purgador de vapor de boya esférica se compone de un conjunto de válvula y asiento de dos elementos. La válvula ofrece un orificio variable hacia donde se descarga el condensado. El segundo elemento ayuda a cerrar o abrir la válvula que determina si el fluido debe ser descargado o no. La separación del fluido se realiza aplicando el concepto de diferencia de densidad. La trampa de vapor de bola flotante ayuda a separar el agua y el vapor porque el agua es más densa que el vapor. Esta trampa utiliza una bola flotante. Cuando el purgador está lleno de líquido, la bola flota sobre él. La flotación de la bola abre una compuerta de válvula para permitir que fluya el condensado. Cuando el nivel de condensado es muy bajo, la trampa se llena de vapor. En consecuencia, el vapor empuja la bola hacia abajo para cerrar la válvula de compuerta. 

Tres tipos de trampas de vapor de boya de bola son la trampa de vapor de boya de bola de venteo de aire termostática, la trampa de vapor de boya de bola de palanca y la trampa de vapor de boya de bola suelta. Estas trampas son utilizadas en muchas aplicaciones tales como prensas de calentamiento, tanques de calentamiento, intercambiadores de calor, cilindros de secado entre otros. Las trampas de vapor de flotador de bola son preferidas debido a sus propiedades tales como resistencia al golpe de ariete, gran capacidad, habilidad para descargar condensado a temperatura de vapor, habilidad para descargar condensado tan pronto como se forma.