Las trampas de vapor mecánicas funcionan considerando la diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. Pasarán continuamente a través de grandes volúmenes de condensado y son adecuados para una amplia gama de aplicaciones de procesos. Los tipos incluyen trampas de vapor de flotador y de cubeta invertida.

Trampas de vapor con flotador de bolas (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 una válvula de aire), el condensado que llega a la trampa hace que el flotador se eleve, levantando la válvula de su asiento y provocando su desinflado.

Las trampas modernas utilizan respiraderos reguladores, como se muestra en la foto de la derecha (trampas flotantes con respiraderos reguladores). Esto permite que pase el aire inicial mientras la trampa también maneja el condensado.

La ventilación automática 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 cerrado hasta que se acumula aire u otros gases no condensables durante el funcionamiento convencional y se abren bajando la temperatura de la mezcla de aire/vapor.

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

En el pasado, si había golpe de ariete en el sistema, la ventilación del regulador tenía cierto grado de debilidad. Si el golpe de ariete es severo, incluso la bola puede romperse. Sin embargo, en las trampas de flotador modernas, el respiradero puede ser una cápsula compacta y muy resistente totalmente de acero inoxidable, y las modernas técnicas de soldadura utilizadas en la bola hacen que todo el flotador sea muy fuerte y confiable en situaciones de golpe de ariete.

En algunos aspectos, la trampa termostática de flotador es lo más parecido a una trampa de vapor perfecta. No importa cómo cambie la presión del vapor, se descargará lo antes posible después de que se produzca el condensado.

Ventajas de las trampas de vapor termostáticas de flotador

La trampa descarga continuamente condensado a la temperatura del vapor. Esto lo convierte en la mejor opción para aplicaciones donde la tasa de transferencia de calor del área de superficie calentada proporcionada es alta.

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

Siempre que se instale una ventilación automática, la trampa puede ventilar aire libremente.

Para su tamaño, es una capacidad descomunal.

La versión con válvula de liberación de esclusa de vapor es la única trampa totalmente adecuada 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 instalan en un lugar expuesto, el cuerpo principal debe retrasarse 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 funcionar 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 a la esperada, se cerrará y no dejará pasar el condensado.

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

(i) El cañón se hunde, sacando la válvula de su asiento. El condensado fluye por debajo del fondo del balde, lo llena y se drena por la salida.

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

(iii) La trampa permanece cerrada hasta que el vapor en el cubo se condense o burbujee a través del orificio de ventilación hasta la parte superior del cuerpo de la trampa. Luego se hunde, sacando la mayor parte de la válvula de su asiento. El condensado acumulado se drena y el ciclo es continuo.

En (ii), el aire que llega a la trampa en el arranque proporcionará flotabilidad al cubo y cerrará la válvula. La ventilación del cubo es importante para permitir que el aire escape a la parte superior de la trampa para su eventual descarga a través de la mayoría de los asientos de las válvulas. Con orificios pequeños y diferencias de presión pequeñas, las trampas son relativamente lentas en la ventilación del aire. Al mismo tiempo, debe pasar (y por lo tanto desperdiciar) una cierta cantidad de vapor para que la trampa funcione después de que se haya limpiado el aire. Los respiraderos paralelos instalados fuera de la trampa reducen el tiempo de arranque.

Ventajas deTrampas de vapor de cubo invertido

La trampa de vapor de cubeta invertida fue creada para resistir altas presiones.

Algo así como 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, añadiendo 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 cubo invertido

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 ampliar ya que el vapor pasará demasiado rápido durante el funcionamiento normal.

Debe haber suficiente agua en el cuerpo de la trampa para actuar como sello alrededor del borde del balde. Si la trampa pierde su sello de agua, el vapor se desperdicia a través de la válvula de salida. Esto puede ocurrir a menudo en aplicaciones donde hay una caída repentina en la presión del vapor, lo que hace que parte del condensado en el cuerpo de la trampa se convierta en vapor. El cañón pierde flotabilidad y se hunde, permitiendo que pase vapor fresco a través de los orificios de drenaje. Sólo cuando llegue suficiente condensado al purgador de vapor, se podrá volver a sellar con agua para evitar el desperdicio de vapor.

Si se utiliza una trampa de cubeta invertida en una aplicación donde se esperan 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 hacer que una trampa de cubeta invertida pierda su sello de agua. En tales casos, se debe considerar esencial una válvula de retención que preceda a la trampa. Muy pocas trampas de cubeta invertida se fabrican con una “válvula de retención” integrada como estándar.

Si una trampa de cubeta invertida se deja expuesta cerca de temperaturas bajo cero, puede dañarse por un cambio de fase. Al igual que con los diferentes tipos de trampas mecánicas, un aislamiento adecuado superará esta deficiencia si las condiciones no son demasiado duras. Si las condiciones ambientales esperadas están muy por debajo de cero, entonces hay muchas trampas poderosas que deberían considerarse cuidadosamente para hacer el trabajo. En el caso de un drenaje principal, una trampa termodinámica sería la opción principal.

Al igual que la trampa de flotador, la apertura de la trampa de cubo invertido está diseñada para adaptarse al máximo diferencial de presión. 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 orificios para cubrir una amplia gama de presiones.