Las trampas de vapor mecánicas funcionan considerando la diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. Transmiten grandes volúmenes de condensado continuamente y son adecuadas para una amplia gama de aplicaciones de proceso. Entre los tipos se incluyen las trampas de vapor de flotador y de cubeta invertida.

Trampas de vapor de flotador de bola (trampas de vapor mecánicas)

Las trampas de flotador funcionan detectando la diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. En el caso de la trampa que se muestra en la imagen de la derecha (una trampa de flotador con válvula de aire), el condensado que llega a la trampa hace que el flotador se eleve, levantando la válvula de su asiento y provocando el desinflado.

Las trampas modernas utilizan respiraderos reguladores, como se muestra en la foto de la derecha (Trampas de flotador con respiraderos reguladores). Esto permite el paso del aire inicial mientras la trampa también procesa el condensado.

El respiradero automático utiliza un conjunto de vejiga de presión equilibrada similar a una trampa de vapor reguladora, ubicada en el área de vapor por encima del nivel de condensado.

Cuando se libera el aire inicial, permanece cerrada hasta que se acumula aire u otros gases no condensables durante el funcionamiento convencional y se abren bajando la temperatura de la mezcla aire/vapor.

El respiradero del regulador proporciona el beneficio adicional de mejorar significativamente la capacidad de condensación durante los arranques en frío.

Anteriormente, si se producía un golpe de ariete en el sistema, el respiradero del regulador presentaba cierta debilidad. Si el golpe de ariete era severo, incluso la bola podía romperse. Sin embargo, en las trampas de flotador modernas, el respiradero puede ser una cápsula compacta y muy resistente de acero inoxidable, y las modernas técnicas de soldadura empleadas en la bola hacen que todo el flotador sea muy resistente y fiable en situaciones de golpe de ariete.

En ciertos aspectos, la trampa termostática de flotador es lo más parecido a una trampa de vapor perfecta. Independientemente de cómo varíe la presión del vapor, este se descargará lo antes posible tras la producción del condensado.

Ventajas de las trampas de vapor termostáticas de flotador

La trampa descarga continuamente el condensado a temperatura de vapor. Esto la convierte en la opción ideal para aplicaciones donde la tasa de transferencia de calor de la superficie calentada es alta.

Maneja cargas de condensado grandes o livianas igualmente bien y no se ve afectado por fluctuaciones amplias e inesperadas en la presión o el flujo.

Mientras esté instalado un respiradero automático, la trampa podrá ventilar el aire libremente.

Teniendo en cuenta su tamaño, se trata de una capacidad descomunal.

La versión con válvula de liberación de esclusa de vapor es el único sifón totalmente adecuado para cualquier esclusa de vapor que sea resistente al golpe de ariete.

Desventajas de las trampas de vapor termostáticas de flotador

Aunque no son tan susceptibles como las trampas de cubo invertido, las trampas de flotador pueden dañarse por cambios de fase violentos y, si se van a instalar en un lugar expuesto, el cuerpo principal debe aislarse y/o complementarse con una pequeña trampa de drenaje de ajuste secundario.

Como todas las trampas mecánicas, se requiere una estructura interna completamente diferente para operar en un rango de presión variable. Las trampas diseñadas para operar a presiones diferenciales más altas tienen orificios más pequeños para equilibrar la flotabilidad del flotador. Si la trampa se somete a una presión diferencial mayor de la esperada, se cerrará y no dejará pasar el condensado.

Trampas de vapor de cubeta invertida (trampas de vapor mecánicas)

(i) El barril se hunde, desprendiendo la válvula de su asiento. El condensado fluye por el fondo del cubo, lo llena y se drena por la salida.

(ii) La llegada del vapor hace flotar el barril, que luego se eleva y cierra la salida.

(iii) La trampa permanece cerrada hasta que el vapor en la cubeta se condensa o burbujea a través del orificio de ventilación hasta la parte superior del cuerpo de la trampa. Luego se hunde, desprendiendo la mayor parte de la válvula de su asiento. El condensado acumulado se drena y el ciclo continúa.

En (ii), el aire que llega a la trampa al arrancar proporciona flotabilidad al cubo y cierra la válvula. El respiradero del cubo es importante para permitir que el aire escape a la parte superior de la trampa para su posterior descarga a través de la mayoría de los asientos de la válvula. Con orificios pequeños y pequeñas diferencias de presión, las trampas son relativamente lentas en la purga de aire. Al mismo tiempo, este debe pasar (y, por lo tanto, desperdiciar) cierta cantidad de vapor para que la trampa funcione después de purgar el aire. Los respiraderos paralelos instalados fuera de la trampa reducen el tiempo de arranque.

Ventajas deTrampas de vapor de cubeta invertida

La trampa de vapor de cubeta invertida fue creada para resistir alta presión.

Similar a un cebo de vapor termostático flotante, es muy tolerante a las condiciones de golpe de ariete.

Se puede utilizar en la línea de vapor sobrecalentado, agregando una válvula de retención en la ranura.

El modo de falla a veces está abierto, por lo que es más seguro para aplicaciones que requieren esta funcionalidad, como el drenaje de turbinas.

Desventajas de las trampas de vapor de cubeta invertida

El pequeño tamaño de la abertura en la parte superior del cubo significa que esta trampa solo ventilará el aire muy lentamente. La abertura no se puede agrandar, ya que el vapor pasará demasiado rápido durante el funcionamiento normal.

Debe haber suficiente agua en el cuerpo de la trampa para sellar el borde del cubo. Si la trampa pierde su sello de agua, se desperdicia vapor por la válvula de salida. Esto suele ocurrir en aplicaciones donde hay una caída repentina de la presión del vapor, lo que provoca que parte del condensado en el cuerpo de la trampa se convierta en vapor. El barril pierde flotabilidad y se hunde, permitiendo que el vapor fresco pase por los orificios de drenaje. Solo cuando llega suficiente condensado a la trampa de vapor, se puede volver a sellar para evitar el desperdicio de vapor.

Si se utiliza una trampa de cubeta invertida en una aplicación donde se prevén fluctuaciones de presión en la planta, se debe instalar una válvula de retención en la línea de entrada antes de la trampa. El vapor y el agua pueden fluir libremente en la dirección indicada, mientras que el flujo inverso es imposible porque la válvula de retención está presionada contra su asiento.

La alta temperatura del vapor sobrecalentado puede provocar que una trampa de cubeta invertida pierda su sello de agua. En tales casos, es esencial instalar una válvula de retención antes de la trampa. Muy pocas trampas de cubeta invertida se fabrican con una válvula de retención integrada de serie.

Si un sifón de cubeta invertida se deja expuesto a temperaturas cercanas a cero grados, puede dañarse por un cambio de fase. Al igual que con los diferentes tipos de sifones mecánicos, un aislamiento adecuado solucionará esta deficiencia si las condiciones no son demasiado severas. Si las condiciones ambientales previstas son muy inferiores a cero grados, existen muchos sifones potentes que deben considerarse cuidadosamente para realizar el trabajo. En el caso de un drenaje principal, un sifón termodinámico sería la opción principal.

Al igual que la trampa de flotador, la abertura de la trampa de cubeta invertida está diseñada para soportar la máxima presión diferencial. Si la trampa se somete a una presión diferencial mayor a la esperada, se cerrará y no dejará pasar el condensado. Disponible en una variedad de tamaños de orificio para cubrir un amplio rango de presiones.