TRAMPAS DE VAPOR

INTRODUCCIÓN

Una trampa de vapor es un dispositivo usado para descargar condensado y gases no condensables, con una pérdida despreciable de vapor vivo (vapor bajo presión, usualmente obtenido de agua calentada en una caldera).

Las trampas de vapor deben colocarse en la línea de descarga que procede de cualquier unidad de condensación de vapor, para evitar que la chaqueta de vapor se llene de condensado y que escape vapor directo de la línea de descarga. Algunas trampas están diseñadas para permitir la eliminación de condensables de la unidad de proceso. Esto es de particular importancia en condensadores, en los que pequeñas cantidades de incondensables bloquean las superficies, reduciendo de manera importante la transferencia de calor.

TIPOS DE TRAMPAS DE VAPOR

Existen tres tipos comunes: trampas mecánicas, trampas de orificio, y trampas termostáticas.

TRAMPAS MECÁNICAS

Pueden ser del tipo de cubeta o flotante. En cualquier caso, la trampa mecánica opera con el principio de flotación. En la trampa de cubeta se admite condensado bajo una cubeta, fluye alrededor de ella y descarga por una válvula por arriba. Si el vapor entra a la trampa, la cubeta se llena de vapor y sube flotando. Esta acción cierra la válvula de descarga y evita un flujo adicional. Para evitar que los incondensables hagan flotar la cubeta se cuenta con un pequeño agujero de venteo situado en la parte superior de la cubeta. Desde luego, se pierde una pequeña cantidad de vapor a través de este venteo.

En la trampa flotante, el condensado recolectado eleva un dispositivo mecánico, hasta que se abre una válvula de descarga, permitiendo el flujo a través de la trampa. A medida que la película de condensado fluye hacia el exterior de la trampa, cae su nivel, disminuyendo así la flotación y cerrando la válvula de descarga. Las trampas de flotador de bola son operables en amplios intervalos de presión y carga, superiores a los correspondientes a una trampa de cubeta invertida y manejarán cantidades mayores de incondensables que una trampa de cubeta invertida sin modificar.

TRAMPAS TERMOSTÁTICAS

Las trampas termostáticas operan con base en el principio de expansión térmica. Las dos

1 TRAMPA DE FLOTACIÓN LIBRE

principales son las de tipo de presión balanceada y la de expansión de metal y líquido. En el tipo de expansión, el condensado fluye alrededor de un cilindro en operación y sale por un puerto de válvula. El cilindro en operación contiene líquido contenido entre el cilindro y un fuelle metálico. Pegado al fuelle se encuentra un vástago que cierra el puerto de la válvula cuando el fuelle se contrae. Si entra vapor a la trampa, el líquido alrededor del fuelle se expande a medida que sube su temperatura, contrayendo así el fuelle y cerrando su válvula de descarga. Esta trampa libera condensado subenfriado y, en consecuencia, conserva una parte del calor sensible en el condensado. Esto significa que se puede acumular en el sistema una cantidad significativa de condensado reduciéndose el área disponible de transferencia de calor.

En la trampa termostática de presión balanceada el vapor pasa alrededor de un fuelle que contiene una pequeña cantidad de líquido volátil. Al calentarse este líquido, su presión de vapor aumenta hasta exceder la presión del vapor de agua que rodea al fuelle, punto en el cual éste se expande y se cierra la válvula de descarga. Cuando el fuelle y el líquido que contiene se enfrían otra vez por el consensado, la presión de vapor del líquido contenido disminuye y la válvula se abre de nuevo. El líquido inferior se selecciona de tal manera que su presión de vapor es mayor que la presión de vapor del agua, sin importar como varía la presión de éste vapor.

Las trampas termostáticas son pequeñas y ligeras y pueden instalarse en cualquier posición. Dado que permanecen abiertas cuando el gas frío rodea al fuelle, no pueden retener aire. No son afectadas por la vibración o movimiento y no se dañan con facilidad por el golpeteo del agua.

TRAMPAS DE ORIFICIO

Las trampas de orificio operan con base en la diferencia de la acción de la expansión del vapor de agua y del agua que pasa a través de una sección de orificios. Con el flujo de vapor de agua, la estrangulación sónica limita la velocidad de descarga y acumula la presión intermedia entre dos orificios

en serie. Para el flujo de agua no hay estrangulación y la presión intermedia entre dos orificios en serie es mediana entre las presiones corriente arriba y corriente abajo. Este diferencia entre la presión intermedia cuando fluye el vapor y cuando fluye el agua, puede utilizarse para operar una válvula que cierra y abre la trampa.

IMPORTANCIA DE LAS TRAMPAS DE VAPOR

El vapor de agua se produce cuando el agua cambia de estado líquido a gaseoso. A este proceso se le conoce como vaporización. Para que la vaporización se lleve a cabo, se le debe proporcionar suficiente energía a las moléculas de agua para que los enlaces moleculares se rompan. A esta energía se le denomina calor latente.

Los procesos de calentamiento basados en vapor de agua usan el calor latente y lo transfieren a un producto dado. Cuando el trabajo se ha hecho (el vapor ha cedido su calor latente) el vapor se vuelve condensado. En otras palabras, el condensado no tiene la capacidad de hacer el trabajo que el vapor de agua hace, por lo tanto la eficiencia de calentamiento se verá afectada si el condensado no se elimina rápidamente.

A veces se cree que el uso de una válvula convencional (manual) puede sustituir al de una trampa de vapor simplemente ajustando la salida de la válvula para que sea igual a la cantidad de condensado producido. Teóricamente es posible hacer esto, sin embargo el rango de condiciones para lograrlo es tan limitado que en la práctica no es una solución realista. Si el dispositivo no puede responder a las fluctuaciones de la carga condensada, el condensado que debería de ser drenado permanecerá en el equipo que estemos usando y la transferencia de calor disminuirá. Además de esto, cuando la carga de condensado disminuya tendremos una fuga de vapor y éste será desperdiciado, lo cual es dinero perdido. A continuación se presenta una tabla con los

costos aproximados para las compañías por trampas de vapor dañadas.

CONCLUSIONES

Las trampas de vapor son dispositivos muy importantes para los procesos en los cuales existe transferencia de calor ya que son eficientadoras de recursos económicos para las empresas y también protegen al medio ambiente al ahorrar en la producción de energía que se requiere para estos procesos.

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

a) “Principios de Operaciones Unitarias”, Foust, Wenzel, Clump, Maus, Andersen, 2ª ed, Compañía Editorial Continental.

b) “Understanding Steam Tramps”, James R. Risko, Revista “Chemical Engineering Process”, American Institute of Chemical Engineers, febrero 2011, pag. 21-26.

c) “Don’t Get Steamed”, Tracy Q. Snow, Revista “Chemical Processing”, Putman Media, abril 2003, pag. 45-49.