Selección de trampas de vapor - Equipos de proceso

En este tutorial se incluyen tablas de selección y consejos sobre la selección de trampas para una variedad de procesos diferentes, incluyendo marmitas, autoclaves, digestores, calderas, rehervidores, evaporadores y vulcanizadores.

A - Mejor opción, B - Alternativa aceptable, 1 (purga de aire en paralelo), 2 (con pierna de enfriamiento de 1 m), 6 (disco anti-bloqueo por aire).

Marmitas fijas

Las marmitas de proceso se usan en muchas industrias para calentar una amplia gama de materiales, y casi siempre tienen que calentar su contenido lo más rápido posible. En este aspecto difieren de las marmitas de cantina. Las presiones de vapor son normalmente altas, y la eliminación eficiente de aire y condensado es

vital. Las trampas instaladas en marmitas de producción fijas deben descargar condensado y aire muy rápidamente y deben tratar con una carga de condensado que varía ampliamente entre las condiciones de arranque y funcionamiento.

La trampa de flotador-termostático es la elección ideal. La camisa se calentará más rápido si se coloca una purga de aire frente a la posición de entrada del vapor. Generalmente se hace provisión para esto.

La Figura 11.9.1 muestra una trampa de flotador-termostático instalada cerca del punto de drenaje. La trampa termodinámica puede ser una alternativa útil particularmente donde la salida está cerca del suelo, pero puede ser necesario instalar una purga de aire en un bypass alrededor de la trampa termodinámica para máxima producción.

Las trampas termostáticas de presión equilibrada también pueden usarse en marmitas pequeñas pero deben instalarse en una pierna de enfriamiento sin aislar.

La Figura 11.9.2 muestra la disposición cuando la trampa no puede instalarse debajo de la marmita, y el condensado se elimina mediante un tubo sifón interno fijo a través de una trampa de flotador-termostático con liberación de bloqueo de vapor.

Marmitas de proceso basculantes

Una característica de todas las sartenes con camisa de tipo basculante (Figura 11.9.2) es que las condiciones de bloqueo de vapor siempre están presentes, sin importar lo cerca que esté la trampa de la marmita. La razón es que el condensado debe pasar a través de un tubo ascendente desde la parte inferior de la camisa hasta la muñequera de salida. Este pasaje ascendente se llena de vapor y hace que la trampa permanezca cerrada, reteniendo así el condensado, a menos que se tome la precaución adecuada. La trampa debe tener un dispositivo de liberación de bloqueo de vapor. Si el vapor entra en la camisa por la parte superior, una purga de aire adicional en la camisa mejorará los tiempos de arranque.​

Autoclaves

Los autoclaves son generalmente grandes recipientes en los que se coloca un producto para procesamiento o cocción con vapor a presión relativamente baja.

Un ejemplo sería un autoclave de enlatado en el que se colocan latas selladas de alimentos. Luego se usa vapor para calentar o cocinar el contenido de la lata. Una vez cerrada la puerta, es vital asegurar que todo el aire y el condensado se eliminen y sean reemplazados por vapor saturado seco. Una trampa de flotador-termostático (con su purga de aire integrada) es ideal, especialmente por su capacidad de pasar grandes volúmenes de condensado a presión relativamente baja.

En un espacio de vapor tan grande, la eliminación de aire puede ser un problema. Si no se elimina todo el aire, las temperaturas del proceso caerán, resultando en deterioro del producto. Si la entrada de vapor está en la parte inferior, instale purgas de aire de presión equilibrada en la parte superior. Si el vapor entra por la parte superior, añada purgas de aire adicionales cerca de la parte inferior (Figura 11.9.3).

Autoclaves industriales

La Figura 11.9.4 muestra un método alternativo de purga de un gran autoclave usando un control de temperatura autónomo como una purga de aire de gran capacidad. Donde hay un ciclo de enfriamiento, las trampas y purgas de aire deben tener válvulas y bypass adecuados.

Digestores

El calor es proporcionado por una camisa de vapor que estará llena de aire en el arranque. La posición de entrada de vapor puede variar, estando en la parte inferior, en el medio o en la parte superior de la camisa. Las dos primeras requieren purgas de aire de presión equilibrada en la parte superior de la camisa (Figura 11.9.5) pero para una entrada ‘superior’, instale las purgas cerca de la parte inferior. En todos los casos drene la camisa con trampas de flotador-termostático, como se muestra. Las trampas termodinámicas son posibles alternativas pero generalmente se requerirá purga de aire adicional. Cuando la paleta se calienta, drene con una trampa de flotador-termostático que tenga liberación de bloqueo de vapor.

Mesas calientes y placas calientes

Estos se usan en muchas industrias y las condiciones pueden ser variables, pero una aplicación típica sería en la sección de secado final de una máquina onduladora (Figura 11.9.6). Las placas calientes o cajas de vapor pueden tener presiones y cargas de condensado variables, debido a variaciones en el grosor del cartón. Las trampas de flotador-termostático o de presión equilibrada son adecuadas para esta aplicación, mientras que las trampas termodinámicas también resultan ser una alternativa útil.

Generalmente, el vapor no debe alimentarse desde un extremo de la mesa y el condensado drenarse en el otro, ya que el condensado (y el aire) de cualquier sección debe pasar a través de cada sección sucesiva para llegar a la trampa. Esto resultará en tiempos de calentamiento más largos y temperaturas reducidas en las secciones finales. Un método mejorado es alimentar y drenar cada sección individualmente. La Figura 11.9.6 muestra trampas termostáticas de presión equilibrada y filtros que generalmente son adecuados para estas mesas.

Calderas de fabricación de cerveza

Estos son tipos especializados de evaporadores que requieren consideración especial. El vapor generalmente se suministra desde abajo de la ‘caldera’, y la alta demanda del calentador puede producir un pico en la planta de calderas con la posibilidad de cebado, por lo que un separador en la línea cerca de la ‘caldera’ asegurará que se disponga de vapor seco.

El serpentín de base se drena mejor usando una trampa de flotador-termostático instalada cerca de la salida. El calentador debe ser capaz de la mayor transferencia de calor posible con una salida suave para dar turbulencia continua en la caldera. Esto requiere una trampa de alta capacidad con descarga continua, capaz de manejar la carga pesada de arranque así como la carga ligera de funcionamiento. La trampa de flotador-termostático es idealmente adecuada para esta tarea.

La purga de aire es extremadamente importante. Si el diseño del calentador significa que todo el aire se descarga a través de la salida de condensado, la capacidad adicional de purga de aire será una ventaja. Usar una purga de aire de presión equilibrada instalada alrededor de la trampa maximizará la purga del sistema en el arranque (Figura 11.9.7).

A veces, el diseño inherente del calentador hará que el aire se acumule en algún otro punto, en cuyo caso será necesaria una purga de aire separada.

Evaporadores, calandrias y rehervidores

Los evaporadores varían ampliamente en diseño y uso, pero esencialmente incluyen alguna forma de intercambiador de calor para calentar un fluido de proceso. El calentador de vapor es generalmente del tipo de tubos horizontales mostrado en la Figura 11.9.8.

También se usan tubos verticales, y estos a menudo se disponen en una calandria o una cesta de tubos, con vapor fuera de los tubos. Las calandrias pueden estar dentro del cuerpo del evaporador, o puede usarse un calentador externo o un rehervidor. Consideraciones similares se aplican en todos estos casos.

La tasa de condensación puede ser mayor en el ‘arranque’ que durante la ebullición, pero una buena tasa de transferencia de calor es vital en todo momento. La trampa debe operar igualmente bien en cargas pesadas o ligeras y el aire debe descargarse libremente.

La trampa de flotador-termostático es la mejor opción, y debe instalarse cerca del punto de drenaje de condensado. Si esto no es posible, use la trampa de flotador-termostático con liberación de bloqueo de vapor, más, si es necesario, una purga de aire externa en un bypass.

La trampa de cubeta invertida es una alternativa cuando las presiones de vapor son muy altas, o hay golpe de ariete extremo. Un bypass de purga de aire siempre es necesario con esta disposición.

Con algunos calentadores, la producción puede mejorarse con purga de aire adicional. El drenaje y purga de aire de evaporadores de múltiples etapas puede complicarse por el hecho de que una o más etapas pueden operar bajo vacío, y deben hacerse disposiciones especiales utilizando bombas-trampa automáticas. El condensado también puede ser corrosivo. Siempre busque asesoramiento experto sobre el drenaje de este equipo.

Vulcanizadores

El condensado de la cámara puede volverse ácido, haciéndolo corrosivo para algunas trampas. Una trampa de flotador-termostático sigue siendo la mejor opción, o una trampa de cubeta invertida con una purga de aire separada en paralelo. Cualquiera que se elija, debe ser de construcción de acero inoxidable para proporcionar resistencia al ataque corrosivo. El condensado debe desecharse debido a la contaminación. Los conjuntos de trampas que sirven la cámara necesitarán limpiarse regularmente.

La entrada de vapor en un extremo de la cámara hace necesario tener purgas de aire en nivel alto en el extremo opuesto de la cámara así como dentro (o alrededor) de la trampa. El drenaje y purga de la camisa es más sencillo. Debe usarse una trampa de flotador-termostático, junto con una purga de aire adicional instalada lo más lejos posible de la entrada de vapor.