Las trampas de vapor mecánicas funcionan teniendo en cuenta la diferencia de densidad entre el vapor y el condensado. Permiten el paso continuo de grandes volúmenes de condensado y son adecuadas para una amplia gama de aplicaciones industriales. Entre los tipos existentes 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 suba, levantando la válvula de su asiento y provocando su desinflado.

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

El sistema de purga automática utiliza un conjunto de vejiga de presión equilibrada similar a una trampa de vapor reguladora, ubicada en la zona de vapor por encima del nivel de condensado.

Cuando se libera el aire inicial, la válvula permanece cerrada hasta que se acumula aire u otros gases no condensables durante el funcionamiento convencional y se abre al disminuir la temperatura de la mezcla de aire y vapor.

La válvula reguladora proporciona la ventaja adicional de mejorar significativamente la capacidad de condensación durante los arranques en frío.

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

En cierto modo, la trampa termostática de flotador es lo más parecido a una trampa de vapor perfecta. Independientemente de las variaciones de 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 elevada.

Maneja con igual eficacia cargas de condensado grandes o pequeñas y no se ve afectado por fluctuaciones amplias e inesperadas de presión o caudal.

Siempre que haya un respiradero automático instalado, la trampa puede ventilar el aire libremente.

Para su tamaño, esa es una capacidad desproporcionada.

La versión con válvula de liberación de bloqueo de vapor es la única trampa totalmente adecuada para cualquier bloqueo de vapor 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 secundaria.

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 permitirá el paso del condensado.

Trampas de vapor de cubo invertido (trampas de vapor mecánicas)

(i) El barril se hunde, sacando la válvula de su asiento. El condensado fluye por debajo del fondo del cubo, lo llena y se drena a través de 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 del cubo se condensa o burbujea a través del orificio de ventilación hasta la parte superior del cuerpo de la trampa. Entonces se hunde, desplazando 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 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 diferenciales de presión reducidos, las trampas son relativamente lentas para ventilar el aire. Al mismo tiempo, debe pasar (y por lo tanto desperdiciar) cierta cantidad de vapor para que la trampa funcione después de que se haya eliminado 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 cubo invertido fue creada para resistir altas presiones.

Es similar a un cebo flotante termostático a vapor, ya que tolera muy bien las condiciones de golpe de ariete.

Puede utilizarse en la línea de vapor sobrecalentado, añadiendo una válvula de retención en la ranura.

En ocasiones, el modo de fallo es abierto, por lo que resulta 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 hace que esta trampa ventile el aire muy lentamente. La abertura no se puede agrandar, ya que el vapor pasaría demasiado rápido durante el funcionamiento normal.

Debe haber suficiente agua en el cuerpo de la trampa para que actúe como sello alrededor del borde del cubo. Si la trampa pierde su sello de agua, se desperdicia vapor a través de 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 instantáneamente en vapor. El barril pierde flotabilidad y se hunde, permitiendo que el vapor fresco pase a través de los orificios de drenaje. Solo cuando llega suficiente condensado a la trampa de vapor se puede volver a sellar con agua 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 debido a que 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 estanqueidad. En estos casos, es fundamental contar con 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 cubo invertido se deja expuesto a temperaturas cercanas a cero, puede dañarse por un cambio de fase. Al igual que con los distintos tipos de sifones mecánicos, un aislamiento adecuado solucionará este problema si las condiciones no son demasiado extremas. Si las condiciones ambientales previstas están muy por debajo de cero, existen muchos sifones potentes que deben considerarse cuidadosamente para cumplir su función. En el caso de un desagüe principal, un sifón termodinámico sería la opción principal.

Al igual que la trampa de flotador, la abertura de la trampa de cubo invertido está diseñada para soportar la máxima diferencia de presión. Si la trampa se ve sometida a una presión diferencial mayor de la esperada, se cerrará e impedirá el paso del condensado. Disponible en una variedad de tamaños de orificio para cubrir un amplio rango de presiones.