Pérdidas de energía en las trampas de vapor

Se ha escrito una gran cantidad de información inexacta y engañosa sobre este tema. Este tutorial proporciona información clara y precisa sobre el consumo de energía de los diferentes tipos de trampas.

Se ha escrito mucho sobre este tema, gran parte de lo cual ha sido inexacto o deliberadamente engañoso para defender el caso de las trampas de varios fabricantes.

Se argumenta a favor de reemplazar un tipo de trampa por otro y se afirma un ahorro de vapor que puede ser real o imaginario. La verdad es que reemplazar cualquier grupo de trampas por nuevas inevitablemente reducirá el consumo de vapor porque cualquier trampa con fugas se elimina. Esto no dice nada sobre las trampas antiguas o nuevas. En otros casos, se han realizado pruebas para establecer el ‘desperdicio de vapor’. Algunas pruebas se realizan bajo condiciones irreales sin carga e intentan sobrevalorar y confundir la cantidad de energía perdida a través de la trampa. La pérdida de energía de la trampa debido a la radiación, que también aumentará la carga de condensado, se ignora convenientemente. Sin embargo, estas pérdidas ocurrirán en todo momento y están directamente relacionadas con el tamaño y la forma del cuerpo. Los usuarios de trampas de vapor a menudo se confunden con información subjetiva destinada principalmente a crear interés en un producto. Por lo tanto, vale la pena volver a los principios objetivos y considerar los requisitos inherentes de energía de los tipos principales.

Trampas de vapor termostáticas

En condiciones normales de funcionamiento, la trampa termostática retiene el condensado hasta que se ha enfriado a cierta temperatura. El vapor no llega a la válvula principal por lo que no hay aparente desperdicio de vapor. Sin embargo, la inundación de la planta puede llevar a una reducción de la producción. Los tiempos de operación pueden extenderse o pueden requerirse calentadores o superficies de calentamiento adicionales. Puede requerirse más vapor aunque esto no aparecerá como un requisito de energía atribuible a la trampa de vapor. En algunos casos puede incorporarse una pierna de enfriamiento para que el espacio de vapor se mantenga libre de condensado. La energía se pierde así debido a la radiación desde la pierna de enfriamiento y desde el cuerpo de la trampa. Esto en sí mismo crea una carga adicional de condensado, pero no hay paso de vapor vivo a través de la trampa. La situación puede cambiar bajo condiciones sin carga. La pérdida de calor del cuerpo de la trampa enfría el condensado que rodea el elemento, que luego se abre. La cantidad mínima de condensado involucrado se descarga y es reemplazado por vapor. Sin embargo, la histéresis significa que el elemento aún debe responder y se pierde vapor vivo. Las pruebas de laboratorio indican pérdidas típicas de hasta 0,5 kg/h. Irónicamente, bajo condiciones frías al aire libre habrá una mayor pérdida de calor de la trampa y la pérdida de vapor a través de la trampa es menos probable. Cualquier intento de aislar una trampa termostática resultará en un retraso severo en la apertura de la trampa. Se producirá una inundación severa y por lo tanto no se recomienda el aislamiento para las trampas termostáticas.

Trampas de vapor mecánicas

La trampa de flotador-termostático es otro ejemplo donde la válvula y el asiento están normalmente inundados y no hay pérdida de vapor a través de la trampa. Por el contrario, la trampa de flotador-termostático es relativamente grande en tamaño, y puede haber una pérdida notable de la trampa causada por la radiación. Se debe mencionar la purga de aire termostática instalada en este tipo de trampa. Esta estará situada en el espacio de vapor por encima del nivel del agua en la trampa. Una vez que se ha eliminado el aire inicial, normalmente permanecerá bien cerrada y no habrá pérdida de esta fuente. La trampa de flotador-termostático puede aislarse para reducir las pérdidas de calor y esto no afectará su funcionamiento. El aislamiento se recomienda normalmente en aplicaciones al aire libre para minimizar el peligro de daños por congelación cuando el vapor pueda apagarse. La trampa de cubeta invertida tiene sorprendentemente poco en común con la trampa de tipo flotador. La trampa se cierra cuando el vapor entra y burbujea dentro de la cubeta para hacerla flotante. No se abrirá hasta que el vapor se haya disipado. Esto ocurrirá a medida que el vapor se escape a través del agujero en la cubeta que sirve como purga de aire. El vapor se acumulará en la parte superior de la trampa misma y cuando la válvula principal se abra, este vapor se purgará. Las pruebas de laboratorio nuevamente indican pérdidas de alrededor de 0,5 kg/h para trampas de ½” bajo estas condiciones de baja carga. Sin embargo, hay una pérdida de radiación adicional del cuerpo, que puede ser bastante grande. A veces se recomienda el aislamiento pero la pérdida de calor y el condensado resultante serán muy similares a los de una trampa de tipo flotador equivalente.

Trampas de vapor termodinámicas

Este tipo de trampa ha atraído la mayor atención bajo el título de desperdicio de vapor. La operación depende de que el condensado se acerque a la temperatura del vapor, produciendo vapor flash en el orificio y haciendo que la trampa se cierre. Esto lo hace con condensado en el lado de entrada y nuevamente la válvula inundada significa que no puede haber pérdida a través de la trampa. Sin embargo, la trampa se abrirá periódicamente a medida que se pierde calor de la tapa. Bajo condiciones sin carga, es decir, cuando el condensado se produce solo por la pérdida de calor de la tubería de entrada, el condensado en el lado de entrada puede agotarse y la trampa entonces requerirá una pequeña cantidad de vapor vivo para causar que se cierre. Mucho dependerá de las condiciones ambientales pero la pérdida será generalmente de alrededor de 0,5 kg/h y esto podría duplicarse en condiciones climáticas severas. Por el contrario, tales pérdidas pueden reducirse a la mitad simplemente instalando una cubierta aislante sobre la tapa superior. Es importante recordar que estas pérdidas desaparecen a medida que aumenta la carga de condensado, mientras que las pérdidas de radiación de la trampa son mínimas debido a su pequeño tamaño. Pruebas independientes han demostrado que las pérdidas de radiación no superan los 0,25 kg/h, que es al menos una cuarta parte de la experimentada por trampas de cubeta invertida de tamaño igual. Se debe mencionar las cifras engañosas citadas por algunas fuentes. Estas tienen su origen en pruebas realizadas simultáneamente en un gran número de trampas termodinámicas. Algunas pruebas se realizaron a menos 45°C con la pérdida acumulativa de vapor medida. El efecto de probar a temperaturas inusualmente bajas y bajo condiciones sin carga fue producir una prueba de vida acelerada. La pérdida a través de un pequeño número de defectos se promedia para producir una curva que muestra pérdidas que aumentan con el tiempo. Como ya se indicó, la trampa termodinámica tiene la gran simplicidad de que o funciona correctamente o falla. Sugerir una pérdida variable es totalmente engañoso y fundamentalmente defectuoso.

Comparaciones

Cuantificar los requisitos de energía de las trampas de vapor no es fácil. La energía puede perderse a través de la trampa pero esto puede depender de la carga. La energía se perderá de la trampa debido a la radiación pero esto puede reducirse considerablemente mediante el aislamiento. La Tabla 11.15.1 resume los requisitos de energía de una variedad de trampas de ½” a 5 bar g. Claramente las trampas varían en tamaño y rendimiento por lo que las cifras deben servir solo como guía. El propósito de la Tabla 11.15.1 no es establecer el hecho de que un tipo de trampa es marginalmente más eficiente que otro. Es simplemente para hacer el punto de que las trampas de vapor usan una cantidad mínima de energía. Las pérdidas solo se vuelven significativas cuando las trampas están defectuosas. Lo importante por lo tanto es combinar la selección, verificación y mantenimiento para lograr la fiabilidad. Hecho correctamente, los costes y el desperdicio de vapor se minimizarán.