El purgador de vapor es un componente importante de un sistema de vapor. Las trampas de vapor juegan un papel importante para mantener la productividad y fiabilidad del sistema de vapor. El papel de una trampa de vapor es eliminar el condensado, el aire y otros gases incondensables de un dispositivo de vapor sin permitir que el vapor vivo escape. La necesidad de purgadores de vapor, los requisitos relativos a su funcionamiento, los modos de funcionamiento estándar, la solución de problemas y los requisitos relacionados se abordan en esta guía de artículos.

Trampa de vapor

¿Qué es un purgador de vapor?

Un purgador de vapor pertenece a la familia de válvulas de drenaje automático que determinan el vapor y el condensado. Las trampas de vapor retienen el vapor y descargan el condensado bajo diferentes presiones o cargas. Las trampas de vapor deben tener una capacidad razonable para expulsar fácilmente el aire y otros gases no condensables mientras mantienen el vapor vivo de vuelta. En las industrias, el vapor se utiliza a diario con fines curativos o como fuerza motriz para el control mecánico. Los purgadores de vapor se utilizan para garantizar que no se pierda vapor en dichas aplicaciones.

En una declaración oficial, ANSI define un purgador de vapor como:

"Válvula autónoma que drena automáticamente el condensado de un recinto que contiene vapor mientras permanece estanca al vapor vivo o, si es necesario, permite que el vapor fluya a una velocidad controlada o ajustada. La mayoría de los purgadores de vapor también dejan pasar gases no condensables sin dejar de ser herméticos al vapor vivo."

 

¿Por qué es necesario un purgador de vapor?

En palabras sencillas, los purgadores de vapor se utilizan para eliminar el condensado y los gases no condensables del sistema de vapor.

El vapor se produce cuando el agua se vaporiza para cambiar su estado a gas. Para que se produzca el fenómeno de la vaporización, las moléculas de agua deben tener energía suficiente para romper los enlaces entre moléculas. Esta energía proporcionada para transformar un líquido en gas se denomina "calor latente".

El vapor producido por la caldera proporciona la energía térmica necesaria para calentar el producto. Una vez que el vapor pierde su energía al calentar el producto en el proceso, se forma el condensado. La mayor parte de la energía que se encuentra en el vapor suele desperdiciarse debido a fugas de radiación de válvulas y accesorios. Al perderse este calor, el vapor se condensa y se satura. Si este condensado no se elimina instantáneamente tan pronto como se desarrolla, el rendimiento operativo del dispositivo se puede minimizar al ralentizar el flujo de calor a la fase. Si el condensado está presente en un sistema de vapor, causará daños físicos debido al golpe de ariete o a la corrosión.

En el fondo de un conducto horizontal, el condensado se recoge con el vapor que se mueve por encima. Si el condensado se acumula, creará una masa densa de agua incompresible que se mueve a gran velocidad. Cuando un codo de tubería, un accesorio o una válvula bloquean bruscamente la masa de agua, pueden producirse daños mecánicos en la tubería o el accesorio.

Es igualmente importante eliminar el aire y otros gases no condensables del sistema de vapor por cuatro aspectos críticos.

• Cuando se reanuda el funcionamiento, si el aire está presente en el sistema el vapor no es capaz de entrar, hasta que el aire se purga.
• Una mezcla de aire y vapor tiene una temperatura muy inferior a la del vapor, lo que reduce el calor transmitido.
• El aire ralentiza la transferencia de calor al adherirse a la superficie interior del tubo o recipiente.
• Disueltos en el condensado, gases ácidos no condensables que corroen el sistema.

 

¿Cómo funciona un purgador de vapor?

Todos los purgadores de vapor se pueden clasificar según uno de los tres principios de funcionamiento fundamentales: velocidad, temperatura o densidad. A lo largo del tiempo, se han construido varios tipos de purgadores de vapor para adaptarse a diferentes aplicaciones. La función importante de un purgador de vapor es la capacidad de diferenciar entre vapor y condensado. Los distintos tipos de purgadores de vapor utilizan diversos criterios y métodos de funcionamiento para diferenciar entre vapor, condensado y aire. Cuando se clasifican según estos principios de funcionamiento, cada tipo tiene ventajas y desventajas que deben tenerse en cuenta al elegir una trampa de vapor para una aplicación concreta.

 

¿Cuántos tipos diferentes de purgadores de vapor existen?

Los purgadores de vapor pueden dividirse en dos tipos principales en función de sus principios de funcionamiento:

1. Purgadores de vapor mecánicos: Las trampas de vapor mecánicas funcionan según el concepto de gravedad específica, en comparación con otros tipos de trampas de vapor que dependen del cambio de temperatura o de la velocidad/cambio de fase. En las jaulas mecánicas, la válvula se abre y se cierra debido al desplazamiento de un flotador que sube y baja con una oleada de condensado.

Existen dos tipos principales de trampas mecánicas: las trampas de flotador y las trampas de cubo invertido. Las trampas de flotador suelen utilizar un flotador esférico cerrado, mientras que las trampas de cubo invertido utilizan un vaso cilíndrico flotante dado la vuelta.

La flotabilidad es un elemento clave que funciona en el núcleo de todos los tipos de trampas mecánicas, pero los mecanismos y conceptos de funcionamiento son un poco diferentes.

• Purgador de vapor de flotador esférico: Incorpora el efecto tanto de la temperatura como de la densidad. Un flotador de bola abre la válvula primaria cuando llega suficiente condensado a la trampa para elevar el flotador, descargando el condensado. Cuando la máquina se vacía, la bola baja y la válvula se cierra. Un componente termostático separado en la parte superior de la trampa se abre para la liberación de aire y gases no condensables, tan pronto como inducen un ligero descenso de temperatura en la trampa.

Purgador de vapor de boya esférica

• Purgador de vapor de cubeta invertida: Emplea una cubeta invertida o un flotador abierto, que funciona con la diferencia de densidad del vapor y el agua. El vapor que fluye bajo la cubeta invertida y sumergida permite que el vapor flote y cierre la válvula de descarga. El condensado que llena la trampa permite que el cubo se hunda, liberando la válvula de la trampa para eliminar el condensado. Un pequeño respiradero en la parte superior del cubo permite que el aire almacenado fluya para descargar el condensado.

Purgador de vapor de cubeta invertida

2. Trampa de vapor termodinámica: Los purgadores de vapor termodinámicos son apreciados por su pequeño tamaño y su flexibilidad en una amplia gama de presiones. Pueden tener una construcción básica y funcionar tanto horizontal como verticalmente. Estas propiedades hacen de los purgadores de vapor termodinámicos una alternativa popular para una amplia gama de aplicaciones de traceado, goteo y vapor de flujo ligero.

Existen dos tipos básicos de purgadores de vapor termodinámicos: de disco termodinámico y de impulso termodinámico (purgador termostático).

• Purgador de vapor termostático: La presión determina la temperatura del vapor saturado. En la cámara de vapor, el vapor pierde la entalpía de evaporación (calor), creando condensado a la temperatura del vapor. Como consecuencia de una mayor pérdida de calor, la temperatura del condensado disminuirá. Una trampa termostática dejará pasar el condensado cuando se observe esta temperatura más baja. Cuando el vapor entra en la trampa, la temperatura aumenta y la trampa se cierra.

Purgador de vapor termostático

• Trampa de vapor termodinámica: Los purgadores termodinámicos son el tipo más común de purgadores, se basan en la teoría de la velocidad. El condensado y el aire llegan a la trampa y se desplazan hacia la zona de entrada, calentamiento y control. Cuando el vapor o el vapor flash entran en la entrada, la velocidad del flujo aumenta y el disco es arrastrado hacia el asiento. El disco se cierra con el aumento de presión en la cámara de control. La hinchazón controlada de la presión de vapor sobre la cara de sellado del disco hace que la trampa se abra de nuevo y controla la velocidad del ciclo.

Purgador de vapor termodinámico

¿Por qué son tan importantes los purgadores de vapor? 

Cuesta dinero producir y mantener el vapor para el proceso y la calefacción de la fábrica. Es demasiado costoso para desperdiciarlo. El vapor se lleva desde un horno a miles o cientos de ramales. El purgador impide que el vapor salga del dispositivo situado al final de cada ramal.

Si no se extrae el condensado, el vapor que fluye y las pequeñas olas dentro de la tubería pueden ser empujados junto con el vapor que se mueve más rápido. La fuerza del vapor detrás del tapón produce el arrastre del agua como la fuerza de un ariete, si una de las ondas golpea la parte superior de la tubería básicamente tapón. Este truco de agua embestirá contra teas, rodillas, bombas, flotadores en algunos purgadores y otros equipos del dispositivo. Este comportamiento puede ser muy perjudicial y es uno de los tipos de golpe de ariete.

El vapor, el condensado y el aire compartirán el mismo espacio dentro de una unidad de intercambio de calor. Como el condensado, el aire y los gases no condensables se separan tan pronto como se crean, el vapor tiene más superficie para transmitir energía térmica. El vapor en presencia de agua o aire es un medio de transferencia de energía menos eficaz que el vapor seco.

 

¿Qué ocurre si se rompe un purgador de vapor?

Si se pasa por alto el mal funcionamiento de un solo purgador, parte del vapor puede salir despedido y liberarse a la atmósfera. La producción de vapor cuesta una media de $5/1000 lb, por lo que pueden perderse miles de dólares al año. Los estudios actuales sobre purgadores han revelado que un purgador medio defectuoso pierde 50 lb de vapor por hora. La pérdida anual asciende a más de 400.000 Ib de vapor a razón de $2044. Multiplique esto por 100 para estimar la escala de una máquina de vapor estándar, y las pequeñas pérdidas de vapor empiezan a sumar dinero real. Los purgadores pequeños son el secreto para ahorrar vapor, no porque sean vulnerables al colapso, sino porque hay varios de ellos.

Funcionalmente, una trampa de soplado puede tener efectos que se extienden a su sistema de intercambio de calor. Si el purgador averiado está conectado a la línea de retorno de condensado en la que se descargan los demás purgadores, la cantidad inesperada de vapor vivo puede presurizar la línea de retorno, provocando contrapresión para los demás purgadores. Cualquier purgador de vapor no funciona correctamente bajo una contrapresión elevada. En cualquiera de los casos, la elevada contrapresión puede hacer que el condensado se acumule en otras partes del sistema.

 

¿Qué ocurre si un purgador se bloquea y no descarga?

Cuando la trampa de la línea de vapor falla, la válvula cerrada no permite que el vapor y el condensado fluyan a través de ella y se acumulan en la línea. El condensado sigue moviéndose hacia los puntos bajos y se acumula allí, con capacidad para obstruir parcialmente el flujo de vapor y provocar un golpe de ariete. Si la línea se expone a temperaturas bajo cero, el condensado puede congelarse y la tubería puede romperse.

Algunos de los principales problemas que pueden observarse son:

• Golpe de ariete y aumento de presión.
• Registro de agua en el proceso.
• Daños en tuberías y equipos de proceso.
• Comprometer la seguridad.

¿Qué hace que un tipo de trampa sea mejor que otro?

Depende totalmente de la aplicación y de los requisitos de funcionamiento del purgador que se vaya a utilizar. También depende de lo que se espera que haga una trampa de vapor. Las trampas de vapor son comúnmente utilizadas para los siguientes requerimientos:

• Para minimizar la pérdida de vapor.
• Para obtener el máximo rendimiento del equipo de intercambio de calor utilizado.
• Para un funcionamiento suave, seguro y sin problemas.
• Aumentar la vida útil de los equipos presentes en el sistema.
• Para un funcionamiento fiable incluso en condiciones de vapor sucio.

¿Dónde deben colocarse las trampas?

Accesibilidadtodos los purgadores fallarán. Los purgadores deben comprobarse periódicamente para que el purgador averiado no desperdicie vapor durante meses o años. El método de inspección se simplifica si se puede acceder al purgador sin esfuerzo. A menudo, una lista de las posiciones de los purgadores facilita su localización.

Debajo de la maquinaria está siendo drenado. Aunque el serpentín del calentador y su trampa de vapor funcionarán a una presión de vapor de 250 psi, el condensado debe ser arrastrado hacia la trampa en algún punto por gravedad. Con la mayoría de los intercambiadores de calor, la regla empírica es colocar la entrada de la trampa alrededor de 10 a 12 pulgadas. Por debajo de la relación del drenaje de condensado. Un bolsillo de suciedad de 6 pulgadas se debe dar para proteger la trampa de la suciedad y el tamaño.

Las tuberías de vapor requieren un cuidado adicional, ya que el vapor a alta velocidad dificulta la eliminación del condensado. El tramo de goteo debe diseñarse adecuadamente, a la misma altura que la tubería principal, hasta y por encima de 4 pulgadas, utilice la mitad del tamaño de la tubería principal, pero no menos de 4 pulgadas.

Cerca de las instalaciones vaciándose. Como se ha indicado anteriormente, el flujo de gravedad transporta el condensado hasta el purgador. Al mismo tiempo, el aire y el vapor son empujados hacia arriba a través de la tubería. Para mitigar los problemas con este contraflujo, detenga los tramos largos de tubería hasta el purgador.

 

En resumen.

Las trampas de vapor son equipos de seguridad que se emplean para aumentar la productividad y al mismo tiempo se reducen los costes de operación del proceso. En este artículo hemos proporcionado una breve introducción a las trampas de vapor. Ntgd es un profesional fabricante de purgadores de vaporSi tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto con nosotros.