Tipos de Trampas de Vapor, Válvulas y Calderas: Funcionamiento y Selección

Trampas de Vapor

Las trampas de vapor son dispositivos esenciales en los sistemas de vapor que permiten la eliminación del condensado y el aire sin pérdida de vapor.

Tipos de Trampas de Vapor

• Mecánicas (Tipo flotador): Consta de una esfera hueca (flotador) que, al ingresar el flujo de vapor, se mantiene apoyada en un asiento. Cuando el vapor comienza a condensar, el nivel de agua hace subir la esfera, dejando libre el orificio de drenaje. Una vez que el condensado disminuye, la esfera (que hace de válvula) retorna a su posición, tapando el orificio de salida, minimizando la pérdida de vapor.
• Termostáticas: Funcionan mediante la expansión y contracción de un elemento bimetálico o fuelle lleno de líquido.
  1. El aire y el condensado son empujados por el vapor a la trampa.
  2. Cuando el vapor llega, la temperatura (T) aumenta y la presión de vapor (Pvapor) también. Cuando Pvapor es igual a la presión del cuerpo de la trampa, el fuelle se expande y cierra la válvula.
  3. Cuando la T cae por debajo de la T del vapor saturado, el fuelle se contrae y abre la válvula.
  Funcionan a presión constante (P cte) y variable. Presentan descarga de condensado intermitente y no hay fugas de vapor saturado.
• Termodinámicas:
  • Tipo disco: Las variaciones de presión en la cámara por encima del disco provocan la apertura y cierre de la válvula.
  • Tipo impulso: El movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón de la válvula la abre y cierra, descargando condensado intermitentemente.
  Funcionan a P cte y variable. La descarga de condensado es intermitente. La suciedad puede obstruir los orificios de descarga.

Válvulas en los Sistemas de Vapor

Las válvulas son dispositivos con características móviles que permiten abrir y cerrar una vía de circulación para permitir, prevenir o controlar el flujo de fluidos.

Tipos de Válvulas

• Válvula de Globo: Ideal para control de caudal y control abierto-cerrado. El control se realiza por el levantamiento del tapón de la válvula. Presenta pocos daños al asiento o tapón por el fluido.
• Válvula de Bola: Buena capacidad de cierre. Se gira la manivela 90º para abrir o cerrar. Ofrece "paso completo", con una apertura del mismo tamaño que la tubería para minimizar la pérdida de carga. Solo permite posición abierta o cerrada, no control de caudal. Su uso incorrecto puede deformarla.
• Válvula de Compuerta: Compuerta con forma de cuña. Con la válvula totalmente abierta, la cuña se aloja en el sombrerete. Ofrece poca caída de presión (P) o restricciones de paso del fluido.
• Válvula de Mariposa: Permite el control del flujo mediante un disco que gira sobre un eje.

Calderas

Las calderas son equipos diseñados para generar vapor mediante la transferencia de calor a un fluido, generalmente agua.

Parámetros para Seleccionar una Caldera

• Cantidad de vapor requerida.
• Potencia térmica: Energía térmica por unidad de tiempo que proporciona (útil y total para determinar el rendimiento).
• Superficie de calefacción.
• Características de la carga.
• Tipos de combustibles y calidad de estos: Combustible pulverizado (carbón), combustible líquido (fuel), gas natural. Se debe considerar el contenido de azufre y cloruros en el carbón, cenizas y temperatura de fusión de ellas, sodio y azufre en el combustible.
• Presión (P) y Temperatura (T) del fluido en la caldera.
• Diseño de quemadores.
• Calidad de agua de alimentación.
• Condiciones de combustión: Exceso de aire, longitud de la llama, temperaturas, tipo de paredes en el hogar.
• Localización.

Clasificación de Calderas

• Calderas Pirotubulares: Los gases calientes, procedentes de la combustión, circulan por el interior de los tubos, cuyo exterior está bañado por el agua de la caldera. El intercambio de calor es por conducción y convección. El combustible se quema normalmente debajo del casco y los gases se orientan para entrar en los tubos dentro del tambor de agua, haciendo su recorrido en tres o más pasos. El vapor sale por la parte superior del tambor. Presentan una limitación para altas presiones.
• Calderas Acuotubulares: El agua circula por el interior de los tubos, que conforman un circuito cerrado a través del calderín o calderines, que constituyen la superficie de intercambio de calor. La combustión se produce en una zona de la caldera y los gases calientes resultantes son conducidos a través del circuito, configurado por paneles de tubos, constituyendo la zona de convección. Finalmente, los gases se envían a la atmósfera a través de la chimenea.