Selección de trampas de vapor - Equipos de calefacción de espacios

A - Mejor opción, B - Alternativa aceptable, 1 (purga de aire en paralelo), 4 (puede requerirse una bomba/trampa).

Intercambiadores de calor que drenan a presión atmosférica

La trampa para esta aplicación debe ser capaz de manejar una carga muy pesada o muy ligera igualmente bien, y ser capaz de purgar aire rápidamente. La trampa de flotador-termostático es ideal y siempre debe instalarse por debajo de la salida del intercambiador de calor. La Figura 11.10.1 muestra una trampa de flotador-termostático sin contrapresión impuesta por el sistema de condensado, como se encontraría si el condensado drena a un receptor ventilado a la atmósfera, o a una línea de retorno de condensado más baja y no inundada.

Siempre que se controla la producción del calentador, el efecto es reducir la presión en el espacio de vapor, que puede volverse insuficiente para empujar el condensado a través de la trampa, y se dice que el sistema se ha ‘parado’. La presión se reducirá por debajo de la presión atmosférica (es decir, vacío) si la temperatura del agua secundaria se controla por debajo de 100°C. El vacío retiene el condensado que inunda los tubos del calentador. Esto puede causar golpe de ariete, mal control de temperatura y, en la mayoría de los casos, corrosión eventual de los elementos del calentador. En intercambiadores de calor más pequeños que drenan a la atmósfera, un remedio simple es instalar un rompevacíos en la entrada de vapor del intercambiador de calor (ver Figura 11.10.1). Cuando se produce vacío en el espacio de vapor, el rompevacíos se abre para permitir que el condensado drene hacia abajo hasta la trampa de vapor.

La trampa misma debe colocarse por debajo de la salida del intercambiador, y debe dimensionarse para pasar la carga de condensado en parada sobre la carga estática ‘h’ (creada por la altura de la salida sobre la entrada de la trampa). La tubería de condensado desde la trampa debe descender para que no se ejerza más contrapresión sobre la trampa.

Intercambiadores de calor que drenan a presión positiva

A menudo, y especialmente en plantas más grandes, generalmente es preferible no introducir aire en el espacio de vapor, y el uso de un rompevacíos puede no ser tolerado. Además, si el condensado se eleva después de la trampa de vapor hasta un nivel más alto, un rompevacíos no puede ayudar al drenaje. En estas situaciones, debe usarse una bomba-trampa o combinación bomba/trampa.

Si la parada es inevitable y no puede usarse un rompevacíos, debe usarse un método activo de eliminación de condensado para dar un buen rendimiento del sistema. Una bomba-trampa (como se muestra en la Figura 11.10.2), actuará como una trampa de vapor si hay suficiente presión de vapor en el espacio de vapor para superar la contrapresión. Si no la hay, actuará como una bomba. El dispositivo es completamente autónomo y automático en su operación.

Paneles y tiras radiantes

La salida de calor depende de la alta temperatura de superficie, por lo tanto la eliminación oportuna de condensado es vital. Los mejores resultados se logran purgando cada panel individualmente con una trampa de flotador que maneja aire y condensado rápidamente (Figura 11.10.5). Agrupar dos paneles similares en una trampa es a menudo satisfactorio. También pueden usarse trampas termodinámicas o de cubeta invertida, pero pueden ser necesarias purgas de aire suplementarias.

Radiadores de vapor

Para el tipo estándar de radiador de vapor que normalmente opera a presiones por debajo de 2 bar g, puede usarse una trampa de vapor termostática de presión equilibrada, con unión de entrada, como se muestra en la Figura 11.10.6. Puede no necesitarse un filtro ya que el radiador recoge suciedad y puede purgarse una vez al año después de retirar temporalmente la cápsula de la trampa. Al reemplazar la cápsula, es útil asegurar que las caras de la válvula y el asiento estén limpias.

Sin embargo, si se prefiere incorporar un filtro, una trampa de presión equilibrada con filtro es una alternativa útil (Figura 11.10.7). En algunas instalaciones, este tipo de calentador se usa en conjunto con un sistema de retorno al vacío, en cuyo caso hay disponible una cápsula especial de subenfriamiento.

Calentadores de ventilador de gabinete por convección

Aunque estos calentadores tienen un pequeño espacio de vapor y el condensado no debe acumularse, los factores de diseño requieren un diseño ordenado. Una trampa de presión equilibrada puede proporcionar esto, como se muestra en la Figura 11.10.8. Sin embargo, si el gabinete es del diseño de tiro forzado (con ventilador integrado), la mayor potencia requiere que el espacio de vapor se mantenga libre de condensado y aire. Una trampa de flotador es ideal pero instalarla ordenadamente dentro del gabinete puede presentar un problema. Una alternativa satisfactoria es una trampa de presión equilibrada, como ilustra la Figura 11.10.8, para permitir una longitud máxima de pierna de enfriamiento.

Calentadores unitarios y baterías calentadoras de aire

Los calentadores unitarios y las baterías calentadoras de aire producen mucho condensado de un pequeño espacio de vapor. Cualquier acumulación de condensado o aire produce temperaturas desiguales o aire frío y eventualmente puede dañar la batería calentadora. Use una pequeña trampa de flotador-termostático cerca de la entrada (Figura 11.10.9). Con baterías horizontales como las usadas en calentadores de tiro descendente, cualquier reducción en la tubería de salida de condensado debe hacerse usando un reductor excéntrico. Esto impedirá que el condensado se acumule en los serpentines. La trampa debe instalarse por debajo de la salida como en la Figura 11.10.10. La eliminación de condensado puede mejorarse instalando la batería calentadora con una ligera caída hacia el extremo de salida. Donde se instalan varias baterías calentadoras verticales en serie con el flujo de aire, las secciones sucesivas realizan progresivamente menos trabajo y producen progresivamente menos condensado. Cada sección debe drenarse por separado con una trampa de flotador (Figura 11.10.11). Si no se usa una trampa de flotador, la trampa de cubeta invertida es una posible alternativa, pero con una purga de aire instalada en paralelo.

Cuando se usa vapor de mayor presión en un sistema de banco de múltiples calentadores, se pueden lograr ahorros recogiendo el condensado, separando el vapor flash y usándolo para calentar la primera sección de calentamiento en el banco. Cuando las baterías calentadoras tienen control de temperatura, pueden producirse condiciones de parada en los espacios de vapor que impiden la eliminación eficiente de condensado. Debe instalarse un rompevacíos Spirax Sarco en la tubería entre la válvula de control y la entrada de la batería calentadora, y la tubería de condensado debe permitir caer a un punto de recogida, es decir, un receptor ventilado a la atmósfera. La trampa de flotador debe dimensionarse sobre la carga de parada. El tema de la parada se considera en detalle en el Bloque 12.

Serpentines de tubería elevados

Las tuberías largas de calentamiento elevadas, como los serpentines de secado industriales, producirán golpe de ariete si no se presta suficiente atención a la instalación. El calor circulará lentamente y el control de temperatura será difícil. Rehacer la tubería como en la Figura 11.10.12, usando trampas de presión equilibrada con cápsulas de acero inoxidable, o con trampas de flotador o de cubeta invertida eliminará estos problemas. Con trampas de cubeta invertida, la velocidad de calentamiento puede mejorarse enormemente instalando purgas de aire separadas, especialmente en el extremo del serpentín (Figura 11.10.13).