TRAMPAS DE VAPOR 1. Definición Tan pronto como el vapor deja la caldera empieza a ceder parte de su energía a cualquier superficie de menor temperatura. Al hacer esto, parte del vapor se condensa convirtiéndose en agua, prácticamente a la misma temperatura. La combinación de agua y vapor hace que el flujo de calor sea menor ya que el coeficiente de transferencia de calor del agua es menor que el del vapor. Las trampas de vapor son un tipo de válvula automática que filtra el condensado y gases no condensables como lo es el aire esto sin dejar escapar al vapor. Una „trampa‟ es definida de la siguiente manera de acuerdo con la terminología de válvulas JIS B 0100: “Nombre genérico para una válvula autónoma que automáticamente descarga condensado de equipos, tubería, etc.” ANSI/FCI 69-1-1989
2. Funciones Siendo las trampas de vapor la llave para optimizar el drenaje del condensado en los sistemas de vapor, éstas deben cumplir con tres funciones básicas:
Drenar los condensados, manteniendo las condiciones de presión y temperatura del vapor requeridos en los procesos.
Eliminar el aire y otros gases no condensables, pues el aire y los gases disminuyen el coeficiente de transferencia de calor. Se debe tener en cuenta que la presencia de oxígeno y bióxido de carbono son corrosivas en presencia de condensado.
Evitar pérdidas de vapor de alto contenido energético, así como agua del sistema.
3. Historia de las trampas de vapor La humanidad empezó a utilizar el vapor en la industria a partir de la Revolución Industrial en el siglo XVIII. Inicialmente, el vapor se utilizó como medio motriz para impulsar bombas, locomotoras y similares. Después de un tiempo, el uso del vapor como medio motriz disminuyó y en su lugar empezó a ser más ampliamente utilizado como fuente de calor. Una característica del vapor es que se condensa y se convierte en condensado cuando su calor es utilizado. En un inicio, el condensado fue retirado ya fuera abriendo una válvula periódicamente para purgarlo o dejando una válvula ligeramente abierta todo el tiempo mientras que, al mismo tiempo, se fugaba vapor. Retirar el condensado operando una válvula manualmente no es solo muy molesto, sino que también se fuga vapor. Mientras que el número de aplicaciones que utilizan vapor crecía, fue desarrollada una válvula para retirar automáticamente el condensado y este fue el nacimiento de la trampa de vapor. La primera trampa de vapor que hizo su aparición fue una de tipo cubeta invertida, desarrollada en la primera mitad del siglo XVIII. Los tipos desarrollados en los primeros años de las trampas de vapor fueron de expansión metálica en la década de los 60´s del siglo XVIII, después llegó la de tipo impulso un poco más adelante en la década de los 30´s del siglo XIX y finalmente en la década de los 40´s, del mismo siglo, fueron desarrolladas las de tipo disco. La última tecnología es la trampa de flotador libre, que por primera vez se puso en servicio en el año de 1966. Las vistas transversales muestran las versiones de cada tipo de trampa en nuestros días.
4. Clasificación de las Trampas de Vapor Tomando como base su principio de operación, las trampas de vapor se clasifican en tres tipos básicos:
Mecánica, cuya operación se basa en la diferencia de densidades del vapor y del condensado.
Termostática, que opera por diferencia de temperatura entre el vapor y el condensado.
Termodinámica, basada en el cambio de estado que sufre el condensado.
a) Trampas Mecánicas: Las trampas de vapor del tipo mecánico trabajan con el principio de la diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. Estas trampas trabajan mediante un flotador, el cual hace de válvula, en la que, cuando se acumula condensado ésta se abre descargándolo. Cuando está cerrada, comienza nuevamente el ciclo llenándose de vapor para luego comenzar nuevamente. Entre las trampas de este tipo tenemos:
Trampa de flotador libre: Este tipo de trampa consta de una esfera hueca (flotador), en la que al ingresar el flujo de vapor, ésta se mantiene apoyada en un asiento. Cuando el vapor comienza a condensar, el nivel de agua hace subir a la esfera dejando libre el orificio de drenaje.
Una vez que el condensado disminuye, la esfera, que hace de válvula, retorna paulatinamente a su posición (en el asiento), tapando el orificio de salida causando así la mínima perdida de vapor. Luego, el nuevo ciclo hará lo mismo, así que entonces el drenado es continuo.
Debido a que estas trampas no poseen partes mecánicas es muy poco probable que falle, lo que nos dice que el mantenimiento es prácticamente cero.
Trampa de flotador y palanca: Este es un tipo muy parecido al mencionado anteriormente, donde entra el vapor al cuerpo de la trampa y al comenzar a condensar hace subir una esfera flotante; la diferencia con el anterior es que ahora la esfera está conectada a una palanca, la que a su vez está conectada con la válvula de salida o drenaje. Así, cuando el nivel del condensado empieza a subir también lo hace la válvula de salida, la que gradualmente descargará el condensado. Al igual que la trampa de flotador libre ésta mantiene una descarga continua del condensado. Una vez terminada la descarga, el flotador baja y nuevamente se acomoda sobre un asiento, impidiendo así el escape del vapor. Uno de los inconvenientes de la trampa de flotador y palanca, al igual que la trampa de flotador libre es que en ambas el aire que se mantiene dentro de la trampa no puede salir por la válvula de drenaje, por esto a veces se instala una válvula de escape del aire y gases no condensables en la parte superior de la trampa.
Entre algunas ventajas de este tipo de trampa tenemos que el drenado puede ir del mínimo al máximo de condensado con igual eficiencia sin verse afectado por los grandes cambios de presión. Existe una variedad de ésta trampa, en vez de llevar una válvula manual que descargue el aire y gas no condensable posee una válvula automática (eliminador termostático de aire), la cual posee un elemento termostático que se dilata o contrae según la temperatura del fluido; se dilata y cierra el orificio de salida cuando el vapor llega, y se contrae y abre una vez que se ha producido el condensado. Luego cuando tenga aire nuevamente, éste se ira a la parte superior y automáticamente se descargará.
Trampas de balde: Este tipo de trampa tiene 2 variantes que son: Trampa de balde abierto y trampa de balde invertido. Se llama así ya que el tipo de balde está dentro del cuerpo de la trampa, con su parte abierta hacia arriba. Este balde flotará con el condensado cuando permanezca vacío, pero caerá por su peso cuando esté lleno de condensado. Una vez que entra el flujo de condensado, éste poco a poco irá llenando el espacio bajo el balde, con esto el balde comenzará a subir y la válvula se cerrará. Como aumenta el nivel de condensado éste comenzará a llenar el interior del balde, que debido al peso, tenderá a bajar, abriendo la válvula. Así mismo la presión ejercida por el vapor empujará el condensado por la guía de la varilla de la válvula, descargando el condensado hasta que nuevamente el balde pueda flotar. Este es un tipo de trampa que no genera mayores problemas de mantenimiento debido a que posee un mecanismo simple pero a causa de que posee un ciclo intermitente de descarga es más probable que sufra los efectos de la corrosión. Además como no posee un sistema de descarga de aire y gases no condensables, solo podemos hacerlo manualmente o bien con un sistema termostático. Estas trampas son pesadas y de gran tamaño en relación con su capacidad de descarga, esto es debido a que por el hecho de trabajar en función de la presión ejercida sobre el agua dependen de la sección que posea el balde.
Trampa de balde invertido: Como su nombre lo dice, éste tipo de trampa posee en su interior un balde cuya abertura está hacia abajo, o sea, de balde invertido.
El sistema de funcionamiento resulta simple. Vemos que el vapor que entra mantiene al balde flotando, si se puede decir así, y mientras flote, éste mantendrá cerrada la válvula de salida. Cuando comienza a condensar, el interior de la trampa se va llenando del condensado, el que mandará al fondo al balde, causando que la válvula se abra, lo que junto con la presión ejercida por el vapor dentro del balde, descargara el exceso de condensado.
Como se ve en la figura el orificio de escape de aire, C, es pequeño lo que hace que el aire salga lentamente, tampoco puede ser grande porque ocasionará perdidas de vapor. Por este motivo es que puede ser una desventaja ya que al mantener mayor tiempo el aire este, como ya sabemos corroerá la trampa. En este tipo de trampa como en el de balde abierto, se debe mantener condensado en el fondo, ya que éste hace de sello. Si éste sello se pierde, podría ser a causa de una perdida de presión del vapor, ocasionará el paso del vapor libremente por la válvula. b) Trampas Termostáticas: Estas trampas operan mediante un sensor de temperatura, el que identifica la temperatura del vapor y del condensado. Como el vapor se condensa adquiere una temperatura menor a
la del vapor, cuando ésta temperatura del condensado llega a un valor especifico, la trampa abrirá para drenar el condensado.
Trampa de presión balanceada: Este tipo de trampa posee un termostato que en su interior está lleno de una mezcla de alcohol, que siente la temperatura del condensado y el vapor. Cuando el cuerpo de la trampa está lleno de condensado, la mezcla está a una temperatura baja, en comparación con el vapor, debido a esto el alcohol no ejerce presión dentro del tubo corrugado en el que se encuentra, dejando salir el condensado a través por el canal de salida. Una vez que el vapor entra al cuerpo de la trampa es tal la temperatura de éste, que la mezcla de alcohol comienza a hervir, causando un aumento en la presión del interior del elemento. Esta presión es superior a la que se encuentra en el cuerpo de la trampa con lo que tendremos una expansión del elemento termostático, causando el cierre de la válvula. Una vez que la válvula ha cerrado, el vapor no puede escapar. Entonces éste vapor nuevamente se condensará y también se enfriará, con lo que también enfriará la mezcla de alcohol en el elemento. Con esto la presión del elemento disminuirá causando que la válvula se abra, descargando el condensado. Como se ha visto, cuando mayor es la presión ejercida por el vapor, mayor será la presión en el elemento termostático que cause el cierre.
Las trampas termostáticas de presión balanceada son de pequeño tamaño, con una gran capacidad de descarga. Además, para variaciones de presión se ajusta automáticamente dentro del rango de trabajo para el que se halla elegido.
En la mayoría de este tipo de trampas no se puede trabajar con vapor sobrecalentado debido a que el exceso en la temperatura en el interior del elemento origina una presión tan alta que no puede ser balanceada por la presión a su alrededor.
Trampa tipo bimetálico: El funcionamiento de esta trampa es simple, al igual que las anteriores, pero antes de entrar en lo que es el funcionamiento tal de la trampa, veremos lo que es llamado bimetal. El llamado bimetal es la unión de dos láminas delgadas de metales distintos, los que al haber una variación de temperatura se dilatan cantidades distintas. Entonces el funcionamiento de las trampas bimetálicas es el siguiente: la trampa está abierta en su totalidad en el arranque, donde descargará el aire y el condensado que se encuentre al interior del cuerpo ya que la temperatura de éste es menor que la del condensado. Una vez que comience a venir vapor, la placa bimetálica, donde uno de sus extremos permanece fijo y al otro se le une una válvula, reaccionará al cambio de temperatura, dilatándose, para así cerrar el orificio de salida por medio de la válvula.
c) Trampas Termodinámicas: Este tipo de trampas de vapor opera con el principio de diferencia entre flujo de vapor sobre la superficie comparado con el flujo del condensado. Al entrar el vapor este viene con una velocidad mayor y el disco que usan como válvula se cierra, éste disco se abre al presentarse la baja velocidad del condensado. Su funcionamiento es relativamente simple, ya que en su interior solo poseen una sola pieza en movimiento, un disco flotante. En el comienzo, la presión del condensado y o aire levanta el disco de su asiento. El flujo es radial debajo del disco, hacia la salida. La descarga prosigue hasta que el condensado se acerca a la temperatura del vapor. Un chorro de vapor flash reduce la presión debajo del disco y al mismo tiempo por recompresión, origina presión en la cámara de control encima del disco, esto empuja a este último contra su asiento, asegurando un cierre perfecto, sin pérdida de vapor. Luego, al acumularse condensado, se reduce el calor en la cámara de control, conforme se va condensando el vapor bloqueado en la cámara la presión se reduce. El disco es levantado por la presión de entrada y se descarga el condensado.
Estas trampas tienen una gran cantidad de descarga en comparación con su tamaño, ya que son ligeras, simples y compactas. Además debido a que la única parte en movimiento es el disco, es posible hacer un mantenimiento fácil. 5. Selección de Trampas de Vapor Dada la gran variedad de trampas de vapor y sus características de operación, los usuarios pueden encontrar algunas dificultades cuando tratan de seleccionar la trampa correcta que drene más efectivamente el condensado de sus aplicaciones de vapor. Los puntos clave a considerar para seleccionar la trampa incluyen los estándares de presión y temperatura, la capacidad de descarga, el tipo de trampa, el material del cuerpo y muchos otros factores relevantes. Aunque parezca tedioso al principio, este proceso puede separarse en cuatro pasos fáciles de entender: Paso 1: Determine los requerimientos de descarga de la aplicación de la trampa de vapor (por ejemplo: Descarga caliente o sub-enfriada), y seleccione el tipo de trampa que corresponda. Paso 2: Seleccione el modelo de acuerdo a la presión y temperatura de operación, la orientación y cualquier otra condición relevante. Paso 3: Calcule la carga de condensado requerida y aplique el factor de seguridad recomendado por el fabricante. Paso 4: Base la selección final de la trampa en el menor Costo de Ciclo de Vida (CCV) a) Como la aplicación afecta la selección Las trampas de vapor son usualmente requeridas para drenar condensado de las tuberías de vapor, de procesos que usan vapor y equipos de calefacción de aire, de líneas de traceo, y de motores o generadores con turbinas de vapor. Cada una de
estas aplicaciones puede requerir que las trampas de vapor cumplan roles ligeramente diferentes.
Para tuberías de distribución de vapor: El papel de una tubería de distribución de vapor es el suministro confiable de vapor, de la calidad razonablemente más alta, a los equipos usuarios de vapor o a líneas de traceo. Uno de los roles más importantes de las trampas de vapor en las tuberías de vapor es ayudar a evitar el golpe de ariete. Esto se logra seleccionando una trampa diseñada para evitar la acumulación de condensado, es decir, deben seleccionarse trampas con nulo o escaso sub-enfriamiento del condensado (por ejemplo: descarga rápida a temperatura cercana a la de saturación).
Para equipo calentado por vapor: Porque el rendimiento de los quipos usuarios de vapor y de los calentadores de aire está directamente relacionado con la productividad y la calidad del producto, es importante seleccionar la trampa que ayude a reducir el tiempo de arranque y que no permita la acumulación de condensado dentro del equipo, causando calentamientos disparejos, baja transferencia de calor y otros problemas similares. Para estas aplicaciones se recomiendan trampas que descarguen el condensado continuamente. Dichas
aplicaciones también pueden experimentar estancamiento de aire al arranque. Como resultado, una función de venteo de aire es típicamente requerida en la trampa para eliminar el aire y los gases no condensables atrapados en el equipo y tubería aledaña. También, algunos equipos calentados por vapor pueden experimentar problemas debidos a una válvula modulante de alimentación del vapor (válvula de control) que se ajusta a la demanda de calor y en consecuencia reduce la presión del vapor suministrado, inclusive más abajo que la contrapresión. Cuando este fenómeno ocurre, el flujo de condensado se "detiene" ("Stall") y se requiere de un sistema de drenaje diferente. En condiciones de "Stall", se necesita de una combinación de trampa con bomba en la que una presión secundaria más alta impulsa el condensado para la descarga (por ejemplo: PowerTrap®).
Para líneas de Traceo: Las trampas de vapor para líneas de traceo tienen requerimientos diferentes porque típicamente son instaladas en tuberías de cobre (debido a su alta conductividad térmica) que calientan y mantienen la fluidez de líquidos viscosos a temperaturas debajo de 100 °C (212 °F). Se requiere de una trampa diseñada para contrarrestar el ensuciamiento con precipitado de cobre y que pueda usar eficientemente el calor sensible del vapor y el condensado.
b) Atendiendo las condiciones de operación de las Trampas de Vapor Las condiciones del sistema determinan las especificaciones mínimas de la trampa para presión, temperatura, capacidad de descarga, material y tipo de conexión.
Material del cuerpo: El material del cuerpo es uno de los primeros ítems que deben observarse al seleccionar la trampa. El material se selecciona en base a la temperatura y presión máximas de operación en el punto de descarga de condensado (PDC), al medio ambiente circundante, a los requerimientos de vida
útil / frecuencia de mantenimiento. El material debe de cumplir también la presión de prueba y la temperatura y presión máximas de diseño de tubería. Los materiales usados para el cuerpo, la tapa y las otras partes resistentes a la presión de la trampa de vapor no son diferentes a los usados en otros tipos de válvulas. Algunos ejemplos:
Fundición de Hierro Gris / Fundición de Hierro Dúctil.
Acero al Carbón.
Acero Inoxidable.
La presión y temperatura máximas aplicables al material del cuerpo no son necesariamente equivalentes a la presión y temperatura máximas operativas de la trampa. Esto se debe a que la presión y temperatura máximas operativas pueden estar limitadas por otras partes internas como empaques u otros componentes. Adicionalmente, otros estándares como el ASME o DIN pueden afectar la presión y temperatura máximas operativas del material de la trampa. Por ejemplo: la fundición de hierro A126 tiene máxima presión admisible de 13 bar (190 psig) de acuerdo al estándar DIN, pero de 16 bar (250 psig) con el estándar ASME. También, las trampas de acero inoxidable han resultado cada vez más populares porque son típicamente más fáciles de dar mantenimiento y ofrecen mayor vida útil.
Dimensionamiento: Una gran cantidad de usuarios de vapor seleccionan las trampas del tamaño incorrecto basándose en el tamaño de la tubería. Sin embargo, la trampa seleccionada puede tener el mismo tamaño que la tubería instalada a la salida del equipo que genera el condensado Generalmente, se recomienda dimensionar la tubería de condensado a la descarga del equipo de proceso, aguas arriba de la trampa, según la siguiente tabla.
Generalmente, la trampa nunca debe dimensionarse menor a la tubería de salida de condensado del equipo, porque esto provoca acumulación del condensado y sus daños consecuentes como problemas de calentamiento. En adición, el tamaño de la tubería a la salida de la trampa no se basa en el tamaño de la trampa, sino que se diseña para que pueda entregar el flujo de dos fases condensado/vapor flash con la caída de presión establecida.
Tipo de Conexión: La mayoría de los usuarios de vapor requieren conexiones roscada, soldables o bridadas para las trampas de vapor, dependiendo de los códigos y especificaciones estándares nacionales, de la industria o de la compañía. Las conexiones roscadas cuestan menos trabajo instalarse que las bridadas, pero necesitan roscarse durante la instalación. Lo que significa que ya sea la salida de la trampa necesite quedar desconectada o que se instale una unión doble para fácil reemplazo de la trampa. En trampas de conexión roscada, es importante que la rosca de la trampa siga los estándares oficiales para minimizar las fugas por mal sellado en las roscas. Las trampas de conexión soldable son preferidas en algunas plantas para minimizar las fugas de vapor, pero las conexiones soldables son más difíciles de retirar para el reemplazo y pueden tener costos de instalación y mantenimiento
más altos. Adicionalmente, algunas áreas pueden tener escasez de soldadores calificados, lo que puede reducir la eficiencia de instalación o reparación. Trampas con conexiones bridadas son más fáciles de retirar y reemplazar por trampas nuevas del mismo tamaño y misma dimensión cara-cara. Lo mejor es pedir una dimensión cara-cara estricta de acuerdo al estándar de producción del fabricante de trampas cuando se especifican trampas bridadas en los proyectos de construcción.
c) Atendiendo el costo de ciclo de vida y el factor de seguridad
Costo del ciclo de Vida (CCV) Las trampas de vapor son una parte esencial y permanente de los sistemas de vapor, y deben de ser seleccionadas de acuerdo a su Costo de Ciclo de Vida (CCV) para ofrecer el menor costo del sistema a largo plazo. Esto significa que el costo de compra debe de ser sólo uno de los factores de decisión al seleccionar la trampa. Otros costos relacionados con mantenimiento, instalación, reemplazo y pérdidas monetarias por la fuga de vapor funcional y por falla, etc. también debe de tomarse en cuenta. El rápido desgaste de las partes internas como el asiento de la válvula causa que la fuga de vapor aumente con el tiempo, eventualmente provocando el reemplazo
prematuro de la trampa. Usualmente, el tiempo de reemplazo está determinado al evaluar el costo del mismo y compararlo con las pérdidas monetarias por la fuga de vapor y otros costos relacionados con la falla de la trampa. Alternativamente, hay algunos diseños de trampa que fugan más vapor que otros aun estando en perfectas condiciones de diseño. Este tipo de trampas deben omitirse desde la fase de diseño de la planta. El siguiente es un ejemplo de la influencia del Costo de Ciclo de Vida (CCV) en la selección de trampas de vapor. Los modelos A y B son dos tipos diferentes de trampa. El Modelo A tiene mayor costo de compra, pero mayor vida de servicio que el Modelo B.
El Costo de Ciclo de Vida de ambas trampas en un tiempo de 9 años se puede calcular. Asumiendo que ambas se usan 24 horas, 365 días al año con un costo de vapor promedio de $20 por tonelada. El costo del modelo A es de $1,180 incluyendo los costos de compra y reemplazo en el año 9. El costo estimado del modelo B es de $3,060, incluyendo el costo de compra y reemplazos en los años 4 y 7. A pesar de su bajo costo inicial, el modelo B es 2.4 veces más caro que el modelo A cuando se toma en cuenta el Costo de Ciclo de Vida. Así se muestra la importancia de calcular los costos a largo plazo cuando se selecciona una trampa.
La confiabilidad / vida de uso, costos de mantenimiento y pérdidas de vapor funcionales o por falla de la trampa son factores económicos importantes al seleccionar el mejor modelo de trampa de vapor.
6. Factores que inciden en el funcionamiento inadecuado de las trampas para vapor y forma de corregirlos a) Selección errónea: Una selección errónea del tipo y tamaño de trampas a utilizar para cierta aplicación dará como resultado una inversión innecesaria, no cumplirá con las expectativas de funcionamiento y el tiempo de vida útil de la trampa será menor al esperado, acarreando una inversión mayor a la larga que sí se hubiera elegido la trampa adecuada a la aplicación.
b) Dimensionamiento erróneo: Se deben utilizar las tablas de capacidad de los fabricantes para elegir el tamaño de la trampa y asegurarse de que estas tablas estén basadas bajo condiciones reales de operación con condensado caliente y no con agua fría. Las trampas para vapor son, ocasionalmente, elegidas de una capacidad inferior a la necesaria, pero más a menudo ellas son sobre-dimensionadas. En algunas plantas, la capacidad combinada de las trampas, debido al sobre-dimensionamiento que en algunas ocasiones puede ser de hasta 10 veces el consumo total de vapor de la planta. Dejando a un lado la inversión inútil en la compra, las trampas sobre-dimensionadas pueden presentar ciertas dificultades.
Algunas trampas, tales como las de cubeta invertida y termostáticas de presión equilibrada darán una menor eficiencia térmica.
Las trampas que tienen una descarga intermitente, pueden descargar simultáneamente con otras trampas de regímenes de flujo extremadamente altos, produciendo contrapresiones anormales.
Las trampas sobre-dimensionadas con descarga intermitente pueden producir regímenes de flujo repentinos que contribuirán a golpes de ariete.
Para evitar estos problemas se sugiere elegir trampas de la capacidad adecuada, sin que estas sean sobre-dimensionadas. c) Mala instalación: Uno de los factores esenciales para el buen funcionamiento de las trampas para vapor y su máxima eficiencia es una correcta instalación. Para que el drenado sea efectivo y la instalación segura y sabiendo que una trampa para vapor puede descargar solamente condensado, éste deberá descargarse dentro de piernas colectoras y estas deberán instalarse junto con las trampas, en todos los puntos inferiores de drenaje y cualquier lugar donde el condensado pueda ser colectado, por ejemplo:
Antes de elevaciones.
Al final de las líneas de distribución (después de los equipos que utilizan el vapor).
Adelante de juntas de expansión y omegas.
Adelante de válvulas reductoras de presión y temperatura, reguladores de temperatura, etc.
d) Mantenimiento deficiente: Una vez que se ha comprobado una buena instalación de las trampas, hay que establecer, como objetivo prioritario, un mantenimiento adecuado. 1. Es preciso, a fin de obtener un mantenimiento correcto de las trampas para vapor, establecer un programa adecuado, lo que según la experiencia industrial implica:
Conocimiento de las características de todas las trampas para vapor.
Análisis de los posibles problemas mecánicos que originan.
Programa de evaluación de pérdidas.
Programa de revisión periódica de las trampas para vapor.
2. Localizar las averías en las trampas para vapor utilizando algunos de los siguientes métodos: a) método visual; b) método acústico o c) método térmico. e) Mala operación del sistema de vapor: La operación incorrecta del sistema de vapor se puede deber a fallas en las trampas para vapor y viceversa, ya que si se derivan las trampas éstas no llevarán a cabo su función. A veces las trampas son derivadas cuando no están funcionando correctamente, debido a la falta de aportación de calor al proceso o debido al corte del flujo de vapor por obstrucción de la tubería. Un indicador claro de la mala operación en el sistema de vapor, se tiene cuando dentro de la línea de distribución existe exceso de condensado o un vapor de “baja calidad”, es decir, con cierta humedad o en ocasiones ácido. Otro indicador de un mal funcionamiento del sistema de distribución es el desgaste y daño interno derivados de la propia operación, así como, los golpes de ariete, lo cuales se presentan comúnmente bajo estas circunstancias y pueden afectar al proceso productivo. f) Consecuencias de una operación inadecuada de las trampas: Como se ha mencionado en párrafos anteriores, un impredecible anegamiento o inundación por falla de la trampa origina pérdidas de producto y un sobrecalentamiento en los equipos de proceso. De igual manera, las fugas de vapor representan elevados costos por pérdidas de energía, no incluyendo las pérdidas económicas por tiempos muertos y
mantenimiento de las trampas. Por lo cual debe ponerse la atención debida, para que las trampas operen en forma correcta.
7. Procedimientos para determinar si una trampa está funcionando correctamente En la mayoría de las empresas la energía consumida por la industria se emplea para generar vapor, pero buena parte del vapor producido se pierde a través de fugas del sistema de distribución de vapor, incluyendo tuberías, válvulas y trampas de vapor. De la experiencia de auditorías energéticas se tiene que en plantas donde no existe un control regular del estado de las trampas de vapor, es común encontrar porcentajes entre un 30 y 65 % de las mismas que no funcionan de manera adecuada. Incluso en plantas donde existe un buen programa de mantenimiento estos porcentajes se sitúan entre un 5 y 10%. El porcentaje anual de trampas de vapor con mal funcionamiento en los Estados Unidos es de 20%, de acuerdo con Armstrong, fabricante internacional reconocido de elementos para sistemas de vapor. Existen cuatro métodos de inspección de las trampas de vapor: Visual: Se fundamenta en la observación de la descarga de las trampas de vapor, cuando esta se realiza a la atmosfera, es decir, cuando existe recuperación de condensado. El inspector de trampas de vapor deberá reconocer entre vapor flash o revaporizado, que es característico en el funcionamiento de los purgadores, y vapor vivo, presente cuando la trampa falla en posición abierta.
Acústico: Mecanismos dentro de las trampas de vapor, flujo de vapor y condensado a través de las trampas generan sonidos audibles para el oído humano por medio de estetoscopios y supersónicos verificables mediante el empleo de equipos especiales. El detector ultrasónico de trampas de vapor consiste en una sonda de contacto o receptor de ultrasonidos, un convertidor de señales que convierte las señales de ultrasonido en impulsos eléctricos con amplificadores, filtros y convertidor de la señal en sonido audible. Resulta extremadamente útil para realizar diagnósticos precisos del funcionamiento de las trampas de vapor, especialmente cuando el equipo consta de un almacenador de datos que permite su análisis en un ordenador mediante diagramas de nivel de presión sonoro versus
tiempo. Los diferentes tipos de trampas de vapor producen diferentes sonidos en su operación. Un operador puede ser entrenado para reconocer estos sonidos.
Electrónico: Este método consiste en la utilización de sensores electrónicos para medir la conductividad del condensado en una cámara que se instala antes de la trampa de vapor.
Térmico: La medición de la temperatura de la trampa de vapor es considerado el método menos confiable para la inspección de trampas de vapor, porque vapor saturado y condensado tienen la misma temperatura, por lo tanto es difícil diferenciar cuando la operación de la trampa es adecuada o no. Aunque la información que provee este método es relevante, especialmente cuando la trampa falla en posición cerrada su temperatura será mayor por acumulación de condensado.
Precámara de detección: Consiste en una cámara conectada permanentemente en la línea antes de cada trampa de vapor. La cámara posee un deflector vertical que la subdivide en dos cámaras comunicadas, en una de ellas está colocado el sensor eléctrico. Funcionando normalmente la trampa de vapor, la totalidad de la cámara está semi-inundada de condensado y los niveles de líquido en las dos subcámaras son iguales. Si la trampa de vapor deja escapar vapor, la relación de presiones en las subcámaras se altera, descendiendo el nivel de la que tiene el sensor eléctrico. El sistema requiere usar un indicador portátil que se conecta al sensor de la cámara. Si el sensor está sumergido, el circuito eléctrico se cierra a través del condensado. Si el sensor no está sumergido (pérdida de vapor) en el indicador aparece una señal. Dada su simplicidad, no requiere de una especialización para su uso. Esto implica un costo suplementario en cada trampa de vapor.
Bibliografía:
Tipos de Trampas de Vapor I. Secretaria de energía. México
Bases para el Ahorro de Energía en calderas y sistemas de Vapor. Secretaria de energía. México. 2007
Trampas de Vapor. Armstrong. 2003
Eficiencia Energética en los sistemas de vapor de Plantas Industriales. Argentina. Gaspar I. Gazzola. Argentina. 2010
Compañía Especialista de Vapor. http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/whatis-a-steam-trap.html