curso de vapor de tlv 3.53

8/10/2019 Curso de Vapor de Tlv 3.53

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Tutoriales

1. Fundamentos de Vapor

1.1 Qu es el Vapor de Agua? Nuevo!

(2011/06/27)1.2Aplicaciones Principales para el Vapor deAgua Nuevo! (2011/06/27)1.3Tipos de vapor de Agua Nuevo!(2011/06/27)1.4Vapor Vivo y Vapor de Flasheo

2. Calentamiento con Vapor

Calentando con VaporTransferencia de Calor del Vapor

3. Presin Parcial

Por qu la temperatura no aumenta?Remover el Aire (1)Remover el Aire (2)

4. Trampas de Vapor

Qu es una Trampa de Vapor?La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2

Trampas y Orificios #1Trampas y Orificios #2Bloqueo de Vapor y Bloqueo por AireOrientacin en la Instalacin de la TrampaContrapresin en las TrampasAislamiento de TrampasEl Costo de las Prdidas de Vapor

5. Trampas de aire

Removiendo el Condensado del Aire

Comprimido

6. Otras Vlvulas

Tipos de Vlvulas y Sus AplicacionesInstalacin de la Vlvula de Retencin yBeneficiosVlvulas Reductoras de Presin para Vapor

7. Recupero del condensado

Tubera de Recuperacin de CondensadoFenmeno de Stall (Bloqueo) 1: Causas y

Problemas ResultantesFenmeno de `Stall (Bloqueo) 2: Mtodospara la Prevencin de `Stall

8. Golpe de Ariete

Qu es?El MecanismoLocacin y CausaEn Lneas de Distribucin de Vapor

En EquiposEn Tubera de Transporte de CondensadoConclusin
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CAPITULO 1. FUNDAMENTOS DE VAPOR

Qu es el Vapor de Agua? Aplicaciones Principales para el Vapor de Agua Tipos de vapor de Agua

Vapor Vivo y Vapor de Flasheo1.1 Qu es el Vapor de Agua?

El vapor de agua es el gas formado cuando el agua pasa de un estado liquido a unogaseoso. A un nivel molecular esto es cuando las molculas de H2O logran liberarsede las uniones (ej. Uniones de hidrgeno) que las mantienen juntas.

Cmo funciona el vapor de agua?

En el agua lquida, las molculas de H2O estn siendo unidas y separadas

constantemente. Sin embargo, al calentar las molculas de agua, las uniones queconectan a las molculas comienzan a romperse ms rpido de lo que puedenformarse. Eventualmente, cuando suficiente calor es suministrado, algunas molculasse rompern libremente. Estas molculas "libres" forman el gas transparente quenosotros conocemos como vapor, o ms especfico vapor seco.

Vapor Hmedo vs. Vapor Seco

En industrias que usan el vapor, existen dos trminos para el vapor los cuales son,vapor seco (tambin conocido como "vapor suturado") y vapor hmedo.

Vapor secoaplica a vapor cuando todas sus molculas permanecen en estadogaseoso.

Vapor hmedo aplica cuando una porcin de sus molculas de agua hancedido su energa (calor latente) y el condensado forma pequeas gotas deagua.

Tome por ejemplo una pequea tetera con agua a su punto de ebullicin. El aguaprimeramente es calentada, y conforme el agua absorbe ms y ms calor, susmolculas se agitan ms y ms y empieza a hervir. Una vez que suficiente energa esabsorbida, se evaporiza parte del agua, lo que puede representar un incremento detanto como 1600X en volumen molecular.
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En algunas ocasiones se puede observar una pequea neblina saliendo de la boquillade la tetera. Esta neblina es un ejemplo de que tan seco es el vapor, cuando se liberaen una atmosfera ms fra, pierde un poco de su energa al transferirla al aire. Si sepierde suficiente energa las uniones intermoleculares se empiezan a formarnuevamente, y se pueden observar pequeas gotas de agua en el aire. Esta mezclade agua en estado lquido (pequeas gotas) y estado gaseoso (vapor) recibe elnombre de vapor hmedo.

Para mayor informacin acerca de los varios tupos de vapor y su naturaleza, lea elsiguiente articuloTipos de vapor.

Vapor como Fuente de energa

El vapor jug un papel importante en la revolucin industrial. La modernizacin delmotor de vapor a principios del siglo 18 llevo a mayores descubrimientos tales como lainvencin de la locomotora de vapor y el barco a vapor, por no mencionar el horno y elmartillo de vapor. Este ultimo sin hacer referencia Golpe de Ariete el cual se puedepresentar en la tubera de vapor, si ms bien a un martillo impulsado por vapor que seutilizaba para dar forma a fundiciones.

Hoy en da, sin embargo, los motores de combustin interna y la electricidadprcticamente han remplazado al vapor como fuente de energa. Sin embargo, elvapor es ampliamente usado en las plantas de generacin elctrica y paraaplicaciones industriales de gran tamao.

El Vapor como Fuente de Calor

El vapor es mayormente conocido por sus aplicaciones en calentamiento, fungiendotanto como fuente directa e indirecta de calor.

Calentamiento Directo de Vapor

El mtodo de calentamiento directo de vapor se refiere al proceso en el cual el vaporest en contacto directo con el producto que est siendo calentado.

El ejemplo que se muestra en la parte inferior se pueden observar que la botana Chinaest siendo calentada por el vapor. Una canasta de vapor es situada sobre una ollacon agua hirviendo. Confirme el agua continua hirviendo, el vapor se eleva hacia lacanasta y cocina la comida. En esta configuracin, la caldera (olla) y el recipiente devapor (canasta) son combinadas.
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El principio detrs de la vaporizacin de la comida es aquella en la cual se permite queel vapor entre en contacto directo con el producto a ser calentado, el calor latente delvapor puede ser transferido a la comida directamente, y las gotas de agua formadaspor la condensacin pueden suministrar hidratacin.

En la industria, el mtodo de calentamiento directo de vapor generalmente es usadopara cocinar, esterilizacin, vulcanizacin y otros procesos.

Calentamiento Indirecto de Vapor

El calentamiento indirecto de vapor se refiere a los procesos en donde el vapor noentra en contacto directo con el producto a calentar. Es ampliamente utilizado en laindustria ya que provee un calentamiento rpido y parejo. Este mtodo generalmenteutiliza un intercambiador de calor para calentar el producto.


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La ventaja que ofrece este mtodo sobre el calentamiento directo de vapor es que lasgotas de agua formadas durante el calentamiento no afectaran al producto. Por lotanto el vapor puede ser usado en una variedad de aplicaciones tales como secado,derretimiento, hervido, etc.

El calentamiento indirecto de vapor es usado en un gran rango de procesos como lapreparacin de alimentos y bebidas, neumticos, papel, cartn, combustibles como lagasolina y para medicina por solo nombrar algunos.

1.2 Aplicaciones Principales para el Vapor de Agua

El vapor es usado en un gran rango de industrias. Las aplicaciones ms comunes parael vapor son, por ejemplo, procesos calentados por vapor en fbricas y plantas, yturbinas impulsadas por vapor en plantas elctricas, pero el uso del vapor en laindustria se extiende ms all de las antes mencionadas.

Algunas de las aplicaciones tpicas del vapor para las industrias son:

Esterilizacin/Calentamiento Impulso/Movimiento Motriz Atomizacin Limpieza Hidratacin Humidificacin

En las secciones siguientes, discutiremos varios tipos de aplicaciones para el vapor, yproveeremos de algunos ejemplos de equipos usuarios de vapor.

Vapor para Calentamiento

Vapor de Presin Positiva
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El vapor generalmente es producido y distribuido en una presin positiva. En lamayora de los casos, esto significa que es suministrado a los equipos en presionesmayores a 0 MPa (g) (0 psig) y a temperaturas mayores de 100C (212F).

Las aplicaciones de calentamiento para vapor a presin positiva se pueden encontraren plantas procesadoras de alimentos, plantas qumicas, y refineras solo por nombraralgunas. El vapor saturado es utilizado como la fuente de calentamiento para fluido deproceso en intercambiadores de calor, reactores, reboilers, precalentadores de aire decombustin, y otros tipos de equipos de transferencia de calor.

Intercambiador de Calor de Tubos y Coraza

En un intercambiador de calor, el vapor eleva la temperatura del producto portransferencia de calor, el cual despus se convierte en condensado y es descargado atravs de una trampa de vapor.

Horno de Vapor


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Vapor sobrecalentado entre 200 800C (392 - 1472F) a presin atmosfrica esparticularmente fcil de manejar, y es usado en los hornos domsticos de vapor vistoshoy en da en el mercado.

Vapor al Vaco

El uso de vapor para el calentamiento a temperaturas por debajo de 100C (212F),tradicionalmente el rango de temperatura en el cual se utiliza agua caliente, ha crecidorpidamente en los ltimos aos.

Cuando vapor saturado al vaco es utilizado en la misma forma que el vapor saturadoa presin positiva, la temperatura del vapor puede ser cambiada rpidamente con soloajustar la presin, haciendo posible el controlar la temperatura de manera ms precisaque las aplicaciones que usan agua caliente. Sin embargo, en conjunto con el equipose debe utilizar una bomba de vaco, debido a que el solo reducir la presin no lo harpor debajo de la presin atmosfrica.

Calentamiento con Calor (Vapor) Latente

Comparado con un sistema de calentamiento de agua caliente, este sistema ofrece

rapidez, calentamiento balanceado. Se alcanza rpidamente la temperatura deseadasin ocasionar un desbalance en la temperatura en s.


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Vapor para Impulso/Movimiento

El vapor se usa regularmente para propulsin (as como fuerza motriz) en aplicacionestales como turbinas de vapor. La turbina de vapor es un equipo esencial para lageneracin de electricidad en plantas termoelctricas. En un esfuerzo por mejorar laeficiencia, se han realizado progresos orientados al uso del vapor a presiones ytemperaturas aun mayores. Existen algunas plantas termoelctricas que utilizan vaporsobrecalentado a 25 MPa abs (3625 psia), 610C (1130F), presin super crtica ensus turbinas.

Generalmente el vapor sobrecalentado se usa en las turbinas de vapor para prevenirdaos al equipo causados por la entrada de condensado. Sin embargo, en ciertostipos de plantas nucleares, el uso de vapor a alta temperatura se debe de evitar, yaque podra ocasionar daos al material usado en las turbinas. Se utiliza en su lugarvapor saturado a alta presin. En donde se usa vapor saturado, generalmente seinstalan separadores en la lnea de suministro de vapor para remover el condensadodel flujo de vapor.

Adems de la generacin de energa, otras aplicaciones tpicas de impulso/movimientoson los compresores movidos por turbinas o las bombas, ej. compresor de gas,bombas para las torres de enfriamiento, etc.

Generador de Turbina

La fuerza motriz del vapor ocasiona que los alabes giren, lo que ocasiona rote el rotorque se encuentra acoplado al generador de energa, y esta rotacin genera laelectricidad.

Vapor como Fluido Motriz

El vapor puede ser usado de igual manera como una fuerza "motriz" para mover flujosde lquido o gas en una tubera. Los eyectores de vapor son usados para crear elvaco en equipos de proceso tales como las torres de destilacin que son utilizadaspara purificar y separar flujos de procesos. Los eyectores tambin pueden ser


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utilizados para la remocin continua del aire de los condensadores de superficie, estopara mantener una presin de vaco deseada en las turbinas de condensacin (vaco).

Eyector para Condensador de Superficie

Vapor motriz de alta presin entra el eyector a travs de la tobera de entrada y esdistribuido. Esto genera una zona de baja presin la cual arrastra aire del condensadorde superficie.

En un tipo similar de aplicacin, el vapor tambin es el fluido motriz primario para losdrenadores de presin secundaria, los cuales son usados para bombear elcondensado de tanques receptores ventilados, tanques de flasheo, o equipos de vaporque experimentan condiciones de Stall (inundacin).

Vapor para Atomizacin

La atomizacin de vapor es un proceso en donde el vapor es usado para separarmecnicamente un fluido. Por ejemplo, en algunos quemadores, el vapor es inyectadoen el combustible para maximizar la eficiencia de combustin y minimizar laproduccin de hidrocarbonos (holln). Calderas y generadores de vapor que utilizancombustible de petrleo utilizaran este mtodo para romper el aceite viscoso en

pequeas gotas para permitir una combustin ms eficiente. Tambin los quemadores(elevados) comnmente utilizaran la atomizacin de vapor para reducir loscontaminantes a la salida.

Quemador Asistido por Vapor


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En quemadores, generalmente el vapor es mezclado en el gas de desperdicio antesde la combustin.

Vapor para Limpieza

El vapor es usado para limpiar un gran rango de superficies. Un ejemplo de la industriaes el uso del vapor en los sopladores de holln. Las calderas que usan carbn opetrleo como fuente de combustible deben estar equipadas con sopladores de hollnpara una limpieza cclica de las paredes del horno y remover los depsitos de lacombustin de las superficies de convencin para mantener la eficiencia, capacidad yconfiabilidad de la caldera.

Limpieza de la Tubera de la Caldera con los Sopladores de holln


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El vapor liberado fuera de la tobera del soplador de holln desaloja la ceniza ysuciedad seca, la cual caer en las tolvas o ser arrastrado y expulsado con los gasesde combustin.

Vapor para Hidratacin

Algunas veces el vapor es usado para hidratar el proceso mientras se suministra caloral mismo tiempo. Por ejemplo, el vapor es utilizado para la hidratacin en laproduccin del papel, as que ese papel que se mueve en los rollos a gran velocidadno sufra rupturas microscpicas. Otro ejemplo son los molinos de bolitas.Continuamente los molinos que producen las bolitas de alimento para animales utilizaninyeccin-directa de vapor tanto para calentar como para proporcionar contenido deagua adicional al que es suministrado en la seccin de acondicionamiento del molino.

Molino Acondicionador de Bolitas

La hidratacin del alimento lo suaviza y gelatiniza parcialmente el almidn contenidoen los ingredientes, resultando en bolitas ms firmes.

Vapor para Humidificacin

Muchas grandes instalaciones industriales y comerciales, especialmente en climasms fros, utilizan vapor saturado a baja presin como la fuente de calor predominantepara calentamiento interior estacional. Las bobinas HVAC, normalmente combinadascon humidificadores de vapor, son el equipo usado para el acondicionamiento del aire,para confort interno, preservacin de registros y libros, y de control de infecciones.Cuando se calienta el aire fro por las bobinas de vapor, la humedad relativa del airegotea, y entonces deber ser ajustada a los niveles normales en adiciona unainyeccin controlada de vapor seco saturado en la lnea inferior del flujo de aire.

Humidificador de Vapor en Ductos de Aire


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El vapor usado para humidificar el aire dentro de un conducto de aire antes de serdistribuido hacia otras reas de un edificio.

1.3 Tipos de vapor de Agua

Si es agua es calentada mas por sobre su punto de ebullicin, esta se convierte envapor, o agua en estado gaseoso. Sin embargo, no todo el vapor es el mismo. Laspropiedades del vapor varan de gran forma dependiendo de la presin y latemperatura la cual est sujeta.

En el artculoPrincipales Aplicaciones para el Vapor,discutimos varias aplicaciones en

las cuales el vapor es utilizado. En la seccin siguiente, discutiremos los tipos de vaporutilizados en estas aplicaciones.

Relacin Presin-Temperatura del Agua y Vapor

Da click en una palabra para ver la animacin.

Los resultados del vapor saturado (seco) cuando el agua es calentada al punto deebullicin (calor sensible) y despus evaporada con calor adicional (calor latente). Si
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este vapor es posteriormente calentado por arriba del punto de saturacin, seconvierte en vapor sobrecalentado (calor sensible).

Vapor Saturado

Como se indica en la lnea negra en la parte superior de la grafica, el vapor saturadose presenta a presiones y temperaturas en las cuales el vapor (gas) y el agua (liquido)pueden coexistir juntos. En otras palabras, esto ocurre cuando el rango devaporizacin del agua es igual al rango de condensacin.

Ventajas de usar vapor saturado para calentamiento

El vapor saturado tiene varias propiedades que lo hacen una gran fuente de calor,particularmente a temperaturas de 100 C (212F) y ms elevadas. Algunas de estasson:

Propiedad Ventaja

Calentamiento equilibrado a travs dela transferencia de calor latente yRapidez

Mejora la productividad y la calidad delproducto

La presin puede controlar latemperatura

La temperatura puede establecerse rpida yprecisamente

Elevado coeficiente de transferenciade calor

rea de transferencia de calor requerida esmenor, permitiendo la reduccin del costoinicial del equipo

Se origina del agua Limpio, seguro y de bajo costo

Tips

Habiendo dicho esto, es necesario tener presente lo siguiente cuando se calienta convapor saturado:

La eficiencia de calentamiento se puede ver reducida si se usa un vapordiferente al vapor seco para los procesos de calentamiento. Contrario a lapercepcin comn, virtualmente no todo el vapor generado en una caldera esvapor seco, si no vapor hmedo, el cual contiene algunas molculas de aguano vaporizadas.

La perdida de calor por radiacin ocasiona que una parte del vapor secondense. Por lo tanto el vapor hmedo generado se vuelve aun ms hmedo,y tambin se forma ms condensado, el cual debe ser removido al instalartrampas de vapor en las locaciones apropiadas.

Condensado el cual es ms pesado caer del flujo de vapor y puede serremovido a travs de piernas de condensado y trampas de vapor. Sin embargo,el vapor hmedo que es arrastrado reducir la eficiencia de calentamiento, ydeber ser removido por medio de estaciones de separacin en el punto deuso o en la distribucin.

El vapor que incurre en prdidas de presin debido a exceso de friccin en latubera, etc., podra resultar tambin en su correspondiente perdida entemperatura.


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Vapor hmedo

Esta es la forma ms comn da vapor que se pueda experimentar en plantas. Cuandoel vapor se genera utilizando una caldera, generalmente contiene humedadproveniente de las partculas de agua no vaporizadas las cuales son arrastradas hacialas lneas de distribucin de vapor. Incluso las mejores calderas pueden descargarvapor conteniendo de un 3% a un 5% de humedad. Al momento en el que el agua seaproxima a un estado de saturacin y comienza a evaporarse, normalmente, unapequea porcin de agua generalmente en la forma de gotas, es arrastrada en el flujode vapor y arrastrada a los puntos de distribucin. Este uno de los puntos claves delporque la separacin es usada para remover el condensado de la lnea de distribucin.

Vapor Sobrecalentado

El vapor sobrecalentado se crea por el sobrecalentamiento del vapor saturado ohmedo para alcanzar un punto mayor al de saturacin. Esto quiere decir que es unvapor que contiene mayor temperatura y menor densidad que el vapor saturado en

una misma presin. El vapor sobrecalentado es usado principalmente para elmovimiento-impulso de aplicaciones como lo son las turbinas, y normalmente no esusado para las aplicaciones de transferencia de calor.

Ventajas de usar vapor sobrecalentado para impulsar turbinas:

Para mantener la sequedad del vapor para equipos impulsados por vapor, paralos que su rendimiento se ve afectado por la presencia de condensado

Para mejorar la eficiencia trmica y capacidad laboral, ej. Para lograr mayorescambios en el volumen especifico del estado sobrecalentado a menorespresiones, incluso a vaco.

Es ventajoso tanto como para suministro as como para la descarga de vapor mientrasque se encuentre en el estado de sobrecalentamiento ya que el condensado no segenerara dentro del equipo impulsado por vapor durante una operacin normal,minimizando as el riesgo a daos ocasionados por la erosin o la erosin acidocarbnica. Adems, como la eficiencia trmica terica de la turbina es calculada delvalor de la entalpa a la entrada y a la salida de la turbina, incrementando el grado desobrecalentamiento as como la presin incrementa la entalpa a la entrada de laturbina, y es por lo tanto efectiva al mejorar la eficiencia trmica.

Desventajas de usar el vapor sobrecalentado para calentamiento:

Propiedad Desventaja

Bajo coeficiente detransferencia de calor

Reduce la productividad

Se requiere un superficie mayor para la transferencia decalor

Temperatura variable aun auna presin constante

El vapor sobrecalentado requiere mantener una velocidadelevada, de lo contrario la temperatura disminuir ya quese perder el calor del sistema

Calor sensible utilizado parala transferencia de calor

Las cadas de temperatura pueden tener un impactonegativo en la calidad del producto

La temperatura podra serextremadamente elevada

Se podran requerir materiales ms fuertes para la

construccin de equipos, requiriendo un mayor costoinicial.


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Por estas y otras razones, se prefiere al vapor saturado por sobre el vaporsobrecalentado como medio de calentamiento en intercambiadores de calor y otrosequipos de transferencia de calor. Por otro lado, desde el punto de vista de usarlocomo fuente de calor para un calentamiento directo como un gas de alta temperatura,tiene algunas ventajas por sobre el aire caliente como que puede ser usado comofuente de calentamiento bajo las condiciones de libre de oxigeno. De igual manera serealizan investigaciones para el uso de vapor sobrecalentado en aplicaciones deindustrias procesadoras de alimentos tales como el cocimiento y el secado.

Agua Supercrtica

El agua supercrtica es agua en estado que excede su punto crtico: 22.1MPa, 374 C(3208 psia, 705F). En el punto crtico, el calor latente del vapor es cero, y su volumenespecfico es exactamente igual ya sea que se considere como gas o lquido. En otraspalabras, el agua que se encuentra a una presin y temperatura mayor que la de supunto crtico es un estado indistinguible en el cual no es lquido o gas.

El agua supercrtica es utilizada para impulsar turbinas en plantas de energa quedemandan mayor eficiencia. Investigaciones sobre agua supercrtica se realizan conun nfasis hacia su uso como fluido que tiene propiedades tanto de lquido y gas, y enparticular que es adecuado para su uso como solvente para reacciones qumicas.

Varios Estados del Agua

Agua No-saturada


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Esta es agua en su estado ms reconocido. Aproximadamente 70% del peso delcuerpo humano es de agua. En la forma lquida del agua, las uniones de hidrogenomantienen unidas las molculas de hidrogeno. Como resultado, el agua No-saturadaposee una estructura relativamente densa, compacta y estable.

Agua Saturada

Las molculas saturadas de vapor son invisibles. Cuando el vapor saturado esliberado a la atmosfera al ser venteado de una tubera, parte de l se condensa altransferir su calor al aire circundante, y se forman nubes de vapor blanco (pequeasgotas de agua). Cuando el vapor incluye estas pequeas gotas de agua, se le llamavapor hmedo.

En un sistema de vapor, el vapor es liberado por las trampas de vapor esgeneralmente confundido con vapor (vivo) saturado, mientras que en realidad es vaporflash. La diferencia entre los dos es que el vapor saturado es invisible inmediatamente


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a la salida de la tubera mientras que el vapor flash contiene pequeas gotas de aguaque se forman una vez expuesto al ambiente.

Vapor Sobrecalentado

Mientras retenga su estado de sobrecalentamiento, el vapor sobrecalentado no secondensara aun cuando entre en contacto con la atmosfera y su temperaturadescienda. Como resultado, no se forman nubes de vapor. El vapor sobrecalentadoalmacena ms calor que el vapor saturado a la misma presin, y el movimiento de susmolculas es mucho ms rpido por lo tanto tiene menor densidad (ej. su volumenespecifico es mayor)

Agua Supercrtica


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A pesar de que no es posible de identificar por confirmacin visual, esta es agua enuna forma en la cual no es ni liquido ni gas. La idea general es de un movimientomolecular que es cercano al gas, y una densidad que es cercana a la de un lquido.

1.4 Vapor Vivo y Vapor de Flasheo

Diferencia entre vapor vivo y vapor de flasheo

Vapor de Flasheo: La reflexin difusa de la luz sobre pequeas gotas de agua devapor en el aire que se muestra como una nube blanca. En otras palabras, el vapor deflasheo es agua en un estado lquido que flota en el aire.

Vapor Vivo: Un gas incoloro transparente cuando el agua en un estado lquido seconvierte en gas por medio de la transferencia del calor latente de vapor.

Pensar que el vapor de flasheo es igual al vapor vivo no es un problema en la vidacotidiana, pero para la industria involucrada en su manejo, es muy importante hacer ladistincin entre ambos.

Vapor emitido por las trampas

Por qu se emite vapor en las trampas? Si el condensado tiene mayor calor latente

que el agua saturada a presin atmosfrica, entonces parte del condensado emitidopor la trampa se convertir de nuevo en vapor al momento de entrar en contacto con laatmsfera.

Inmediatamemte este condensado convertido en vapor (vapor de flasheo) secondensar en el aire, formando pequeas gotas de agua que aparecern al ojohumano para ser el vapor de flasheo que est emitiendo la trampa. Por lo tanto,aunque la cantidad diferir dependiendo de la temperatura de descarga, las trampasdescargando condensado caliente siempre generarn algo de vapor de flasheo.

Ok, pero Por qu algunas veces son grandes cantidades de vapor de flasheo?


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Cuando se ven grandes cantidades de vapor de flasheo a la salida de la trampa, esalgunas veces erroneo pensar que sea debido a fallas en las trampas o por fugas devapor. Cunto vapor de flasheo se emite realmente?

Un ejemplo: Si la trampa descarga 10 kg/hr de condensado desde una presin de 1.0MPaG a presin atmosfrica, la cantidad de vapor de flasheo generado es dealrededor de 1.6 kg/h. Este tiene un volumen de alrededor de 2.7 m (Lo que es msgrande que la capacidad de 2 baeras grandes).As como el vapor de flasheo seesparce en el ambiente, este se convierte en vapor y puede comprensiblemente dar laimpresin de que existe una gran cantidad de vapor fugndose. Tenemos que recordarque este es producto del flasheo de vapor y no es provocado por fugas de vapor.

Descarga desde trampas de flotador libre en tuberas de distribucin de vapor

Lo que aparenta ser fuga de vapor, incluso en trampas que estn operandonormalmente, es en realidad vapor de flasheo. El estado del condensado y la descargade vapor de flasheo varan de acuerdo con las condiciones de proceso del

condensado.


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CAPITULO 2 CALENTAMIENTO CON VAPOR

2.1 El vapor se utiliza ampliamente como fuente de calor.

Un nmero cada vez mayor de los hogares en el mundo cuentan con hornos que

utilizan vapor para calentamiento. Este nuevo giro en el uso tradicional del vaporllamado el "evaporador" de alimentos para propsitos de coccin, se ha convertido enalgo comn para muchos hogares.

Tanto esos hornos de vapor como cocinar con vapor normal son ejemplos decalentamiento directo, en los cuales el vapor entra en contacto con lo que se calienta.De manera similar a la utilizada en el hogar pero a una escala mucho mayor, elcalentamiento con vapor se utiliza tambin ampliamente en aplicaciones industriales,tales como: Esterilizacin, Sanitizacin y en los procesos de Vulcanizado paraprodutos de hule.

Habiendo dicho lo anterior, sin embargo, existe un mtodo de calentamiento an msutilizado en aplicaciones industriales que el calentamiento directo. Este mtodo es elde calentamiento indirecto.

Que es el Calentamiento Indirecto?

El mtodo de calentamiento indirecto es el que utilizan los intercambiadores de calor.

El vapor pasa sobre el rea de transferencia de calor del intercambiador de calor y elcalor del vapor se transfiere a la sustancia que se est calentando. De esta manera, elvapor nunca entra en contacto directo con la sustancia que se calienta. Algunoejemplos tpicos de intercambiadores de calor utilizados para calentamiento con vapor

son: hervidores enchaquetados, tipo tubos y coraza, los de tipo placas y los de tipotubos aletados (aletas de placa y aerofin).

Este mtodo de utilizar un intercambiador de calor para calentamiento no est limitadoal uso del vapor como el nico medio posible de calor; otros medios de calor, talescomo: agua caliente y aceite, tambin se pueden utilizar.

Ventajas del Calentamiento con Vapor

Cmo difiere el calentamiento usando vapor del calentamiento con agua o aceite

caliente?
http://www.sharpusa.com/ForHome/HomeAppliances/SuperSteamOvens.aspxhttp://www.sharpusa.com/ForHome/HomeAppliances/SuperSteamOvens.aspxhttp://www.sharpusa.com/ForHome/HomeAppliances/SuperSteamOvens.aspxhttp://www.sharpusa.com/ForHome/HomeAppliances/SuperSteamOvens.aspx


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Calentamiento con Vapor

El vapor se suministra al intercambiador de calor en estado gaseoso, el cual cambiadentro del intercambiador a estado lquido (condensado) y despues lo abandona.

Calentamiento con Agua o Aceite Caliente

El agua y aceite calientes se suministran a muy alta temperatura al intercambiador decalor y lo dejan a una temperatura menor.


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En otras palabras, en contraste con el agua y aceite calientes los cuales calientanperdiendo su propia temperatura, el vapor calienta por el cambio de su forma gaseosaa lquida.

La transferencia de calor de condensacin del vapor proporciona un efecto de

calentamiento notablemente mayor que el que realiza la transferencia de calor porconveccin por medio del agua o aceite calientes. Esto tambin ofrece las siguientesventajas:

Si la superficie de trasferencia de calor del intercambiador de calor sonidnticas.

o Los tiempos de calentamiento pueden ser acortados si se calienta convapor

Si se redisea el intercambiador de calor para hacer la misma cantidad detrabajo.

o Si utilizamos vapor para el calentamiento, el diseo puede incorporaruna menor superficie de transferencia de calor


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Estas son solo dos de las propiedades importantes del vaporel vapor ofrece unaserie de ventajas adicionales a estas. Por esa razn, el vapor tiene una posicinimportante como una fuente de calor industrial.

Para informacin adicional de las propiedades superiores del vapor, ir aTransferenciade Calor del Vapor.

2.2 Transferencia de Calor del Vapor

Propiedades Bsicas del Calentamiento de Vapor

Cuando se considera desde el punto de vista de ser un medio de transferencia decalor, el vapor tiene propiedades superiores que no ofrecen otros medios de calor.Entre estas propiedades, la dos siguientes son las ms destacadas:

Proporciona calentamiento uniforme

Proporciona calentamiento rpidoEn este artculo, vamos a mirar ms de cerca estas propiedades desde el aspecto dela transferencia de calor.

Cmo proporciona el vapor calor estable, incluso para calentamiento?

En el caso de vapor saturado, si se conoce la presin de vapor se puede determinarsu temperatura. Cuando el vapor saturado se condensa, la presin de vapor cambiainstantneamente dentro del espacio cerrado; este se condensa a la temperatura desaturacin y el agua saturada que se forma (condensado) queda a la mismatemperatura que el vapor saturado. Esto significa que si la presin en la superficie de

transferencia de calor (la chaqueta o espiral interior de los equipos) se mantiene comouna constante, el calentamiento continuo ser capaz de mantenerse a la mismatemperatura en cualquier punto de la superficie de transferencia de calor.

Velocidad de Calentamiento

La cantidad de transferencia de calor se indica por el coeficiente de transferencia decalor (= film coeficiente de transferencia de calor).
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Las unidades son [W/m K].

W = J/s, por lo que si el intercambio de calor tiene lugar sobre la misma superficie detransferencia de calor y con la misma diferencia de temperatura, la relacin detransferencia de calor es mayor y se acorta el tiempo requerido para calentamiento.

Los valores aproximados de la relacin de transferencia de calor del agua caliente ydel vapor son los siguientes:

La relacin a la cual se transfiere el calor a la superficie de transferencia de unintercambiador de calor, utilizando agua caliente como fuente decalentamiento, es:

o 1000 6000 [W/m K]

Por otro lado, La relacin a la cual se transfiere el calor a la superficie detransferencia de un intercambiador de calor, utilizando vapor como fuente decalentamiento, es:

o 6000 15000 [W/m K]

En situaciones reales de calentamiento, el proceso de transferencia de calor alproducto que est siendo calentado, ser una combinacin del mecanismo detransferencia de calor en el interior de las paredes del intercambiador de calor y elmecanismo de transferencia de calor en su superficie de transferencia. Lasevaluaciones de los sistemas de calefaccin deben utilizar en conjunto el coeficientede transferencia de calor [W / m K] para indicar esta combinacin. Este coeficientevara mucho de un intercambiador de calor a otro, pero an as, el calentamiento convapor muestra la relacin de 1.5 a 2 veces ms de capacidad de transferencia decalor, comparada con las del calentamiento con agua caliente.

Cmo Proporciona el Vapor Calentamiento Rpido?

Transferencia de Calor desde la Condensacin (Vapor)

El secreto, por supuesto, es la transferencia de calor provocada por el proceso decondensacin.

El calor latente contenido en el vapor se libera en el instante en que el vapor secondensa hacia la fase lquida. La cantidad de calor latente entregado es de 2 - 5veces mayor que la cantidad de calor sensible contenido en el agua caliente (aguasaturada) despus de la condensacin. Este calor latente se libera instantneamente y

se transfiere por medio del intercambiador de calor al producto que se estcalentando.


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Transferencia de Calor por Conveccin (Agua Caliente y Aceite)

En contraste, el agua caliente y aceite son utilizados en calentamiento por conveccin,la cual no involucra un cambio de fase. En lugar de eso, el medio de calor reduce su

propia temperatura para transferir calor al producto que se est calentando. Algocomn en la industria es el uso de conveccin forzada por medio de un equipoexterno, tal como una bomba, para crear un contraflujo en la superficie detransferencia de calor.

CAPTULO 3 PRESIN PARCIAL

Presin Parcial

Por qu la temperatura no aumenta? Remover el Aire (1) Remover el Aire (2)

3.1 Presin Parcial de Vapor #1 (Por qu la temperatura no aumenta?)

La necesidad de eliminar el aire en el equipo

Ha tenido la experiencia de que la temperatura requerida nunca se alcanza aunque elmanmetro del intercambiador de calor indique que la presin de vapor es la correcta?En tales casos, es posible que la presin de vapor en la cmara de vapor se haya

reducido. Esto puede explicarse por la ley de presin parcial. En este artculo,discutiremos esta presin parcial.
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Ley de Dalton de presin parcial

La ley de Dalton (de presin parcial) establece que:

Si tipos diferentes de gases son mezclados juntos, la presin total de toda la

mezcla del gas equivale a la suma de las presiones parciales de cada tipo degas.

PTotal= P1+ P2+ ... + Pn

Esta ley juega un rol importante en el bloqueo por aire en los equipos. En la mayorade los equipos que utilizamosparticularmente los que usamos en operacin porlotesantes de que el vapor entre al equipo, el espacio para el intercambio de calorcontiene aire. El vapor es entonces suministrado dentro de este espacio donde serealiza el intercambio de calor. Si el aire no es apropiadamente retirado y desplazadopor el vapor, este espacio se llena con una mezcla de aire y vapor. Si la presin devapor se mide bajo estas condiciones, esta ser la presin de la mezcla de aire y

vapor; la presin mostrada en el manmetro no ser la presin de vapor. Si aplicamosla ley de Dalton, encontramos que:

PTotal= P1(Aire) + P2(Vapor)

Por lo que en este caso la presin de vapor es menor que la presin total de la mezcla.

La lectura en el manmetro para la mezcla podra dar lugar a esperar que latemperatura coincida con la presin de saturacin, pero la presin actual de vapor esmenor por lo que la temperatura nunca alcanzar el valor alto esperado. Si uno nologra darse cuenta, hay una mezcla de gases en juego, un fenmeno curioso parece

ocurrirla presin manomtrica muestra la presin designada para las condiciones desaturacin, pero la temperatura nunca aumentar. Tambin sabemos que el aire seutiliza como un aislante de calor, lo cual es debido a que el aire es un pobre conductorde calor. En este sentido, no es exagerado decir que retirar el aire del espacio devapor es el primer paso para el uso efectivo del vapor.


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3.2 Presin Parcial de Vapor #2: Remover el Aire (1)

Qu es ms pesado, el aire o el vapor?

En Presin Parcial de Vapor Parte 1 discutimos la necesidad de retirar el aire en el

vapor-usando equipo con el fin de utilizar el vapor ms eficientemente. En esteartculo, vamos a tocar brevemente la pregunta Qu es ms pesado, el aire o el


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vapor?, as como trabajaremos el siguiente tema de discusin por dnde debe serretirado el exceso de aire en los equipos?

El peso molecular promedio del aire es 29, lo que significa que un mol de airepesa 29 gramos.

El peso molecular del vapor (agua) es de 18, lo que significa que un mol devapor pesa 18 gramos.

Un gas bajo condiciones estndar es un mol, por lo que, comparado con el aire, puededecirse que el vapor es el ms ligero de los dos.

Nota de referencia. Las condiciones estndar para los gases pueden definirse de lasdos maneras siguientes:

Definicin STP: 1 atm, 0C (273.15 K), 1 mol = 22.4 L Definicin SATP: 1 bar, 25C (298.15 K), 1 mol = 24.8 L

Sin embargo, bajo condiciones actuales

Los pesos especficos varan mucho dependiendo de la temperatura y presin. El espacio de vapor de un intercambiador de calor se llena con una mezcla de

vapor y aire. Las presiones parciales cambian dependiendo de las proporciones de vapor y

aire.

Como podemos ver, las condiciones actuales estn muy alejadas de las condicionesestndar, por lo que los resultados obtenidos bajo condiciones estndar no se aplicannecesariamente.

Si revisamos los pesos del vapor y el aire bajo condiciones actuales, tales comoaquellas presentes en el interior de un intercambiador de calor, de manera muyinteresante encontramos que estos varan considerablemente dependiendo de lascondiciones.

Como ejemplo, digamos que el manmetro indica la presin de la mezcla de vapor yaire al tiempo que el vapor entra primero al espacio de vapor con una presin de 1.0MPa (g). En este caso, si la temperatura de la mezcla es menor que 162 C, entoncesel vapor es ms ligero, pero si la temperatura es mayor que 162 C, el aire es el msligero. De esta manera, ya sea que el aire sea ms ligero que el vapor o que el vaporsea ms ligero que el aire, esto cambia dependiendo de la temperatura y las presiones

parciales de los dos en la mezcla. Echemos un vistazo a la grfica siguiente para verel punto en el cual el peso especfico relativo del aire y el vapor se invierten.


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En respuesta a la pregunta, por dnde debemos remover el aire? no es suficientedecir solamente por la parte de arriba o por la parte de abajo. El estado de laeliminacin del aire vara considerablemente dependiendo de la forma que tenga elespacio de vapor, por lo que es necesario considerar el tema desde diversos ngulos.

Presin Parcial de Vapor #3: Remover el Aire #2

Por dnde debe ser retirado el aire en los equipos que utilizan vapor? El aire que llena el espacio de vapor es empujado por medio del flujo de vapor

y, desde que el calentamiento inicia cuando el vapor entra al equipo, es crticoque todo el aire se descargue completamente. En particular se debe tenercuidado en los equipos con configuraciones complejas del espacio de vapor oaquellos equipos que utilizan sifones, en los que el aire tiene una tendencia albloqueo de vapor. Incluso si se utilizan trampas de vapor de alto desempeocon funcin de venteo de aire y se descargue el condensado y el aire a travsde la salida de condensado, el aire no ser descargado si se presenta elbloqueo de vapor. En tales casos, es efectivo el uso de un venteo de aire paravapor. Los venteos de aire para vapor son un tipo de vlvula automtica conuna configuracin similar a la de las trampas de vapor termostticasla vlvulaabre y cierra en respuesta a la diferencia de temperaturas entre el vapor y elaire. El aire se puede remover con efectividad instalando este tipo de venteo deaire en los equipos, en los lugares del equipo donde su propia configuracindara lugar a esperar el bloqueo por aire.


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Cmo se Elimina el Aire Caliente?

La discusin anterior trata acerca del aire inicial que se encuentra en elarranque de los equipos, pero consideremos el aire caliente en el equipodurante la operacin. En algunos casos, el tratamiento insuficiente del agua dealimentacin a la caldera debido al bixido de carbono u otros gases nocondensables que alimentan al equipo durante su operacin y estos gases enel interior del equipo se calientan por el vapor a altas temperaturas. Si ese aireo los gases no condensables no se retiran completamente, la operacin puedeser perjudicada. Si estos gases calientes se remueven por medio de un venteo,

resultar una diferencia de operacin notable. La temperatura de apertura de la vlvula del venteo tipo bimetlico es ms o

menos fija, por lo que este tipo de venteo no es lo ms adecuado para el retirode aire caliente y gases no condensables. La vlvula para venteo tipo presinbalanceada, sin embargo, abre a una temperatura cercana por algunos gradosdebajo de la temperatura de saturacin, por lo que el aire caliente y gases nocondensables se descargan todo el tiempo independientemente de lasvariaciones en la presin de vapor.

Venteo de Aire para Vapor Operacin del Venteo de Aire para Vapor (LA21)


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Al arranque del equipo, el elemento-X est en posicin abierta y grandes

cantidades de aire se descargan rpidamente, de este modo el tiempo dearranque del equipo se reduce extremadamente. Cuando la entrada de vaporinicia, el elemento-X cierra inmediatamente. La vlvula se mantiene cerradasiempre que la temperatura est cerca de la temperatura de saturacin. Comola entrada de aire provoca cadas de temperatura, la vlvula abre nuevamentey el aire se descarga rpidamente.

Venteos de Aire Tipo Presin Balanceada (Elemento-X)

Grfica de Venteos de Aire Tipo Presin Balanceada (Elemento-X) Con el elemento-X de los tipos presin balanceada, Las temperaturas de

apertura / cierre se ajustan automticamente en respuesta a la presin devapor. En consecuencia, no hay necesidad de ajustar y, sin embargo, soncapaces de descargar aire y gases no condensables muy calientes. Adems, eltiempo de respuesta es rpido - eliminando prcticamente el soplado de vapor.


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Como se desprende de la explicacin anterior, cuando retiramos aire y gases

no condensables de los espacios de vapor, es importante entender tanto lalocalizacin correcta del venteo como el tipo particular a utilizar.

CAPTULO 4 TRAMPAS DE VAPOR

Trampas de Vapor

Qu es una Trampa de Vapor? La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1 La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2 Trampas y Orificios #1 Trampas y Orificios #2 Bloqueo de Vapor y Bloqueo por Aire Orientacin en la Instalacin de la Trampa Contrapresin en las Trampas Aislamiento de Trampas El Costo de las Prdidas de Vapor

4.1 Qu es una Trampa de Vapor?

Las trampas de vapor son un tipo de vlvula automtica que filtra elcondensado (es decir vapor condensado) y gases no condensables como lo esel aire esto sin dejar escapar al vapor. En la industria, el vapor es regularmenteusado para calentamiento o como fuerza motriz para un poder mecnico. Lastrampas de vapor son usadas en tales aplicaciones para asegurar que no sedesperdicie el vapor.
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Una trampa es definida de la siguiente manera de acuerdo con la terminologa

de vlvulas JIS B 0100: Nombre genrico para una vlvula autnoma que automticamente

descarga condensado de equipos, tubera, etc. ANSI/FCI 69-1-1989

Para Qu Fin son Instaladas las Trampas de Vapor?

El vapor se forma cuando el agua es evaporada para formar un gas. Para que

el proceso de evaporacin se produzca, las molculas de agua deben recibirsuficiente energa de tal manera que las uniones entre las molculas (unionesde hidrogeno, etc.) se rompan. Esta energa que se da para convertir un lquidoa gas recibe el nombre de "calor latente".

Los procesos basados en el calentamiento utilizan el calor latente y lotransfieren al producto. Cuando se realiza este trabajo (es decir el vapor acedido su calor latente), el vapor se condensa y se convierte en condensado.En otras palabras, el condensado no tiene la habilidad de hacer el trabajo queel vapor realiza. Por lo tanto la eficiencia de calentamiento se ve afectada si elcondensado no es removido propia y rpidamente como sea posible, ya sea enuna tubera para transportar el vapor o en un intercambiador de calor.

Para mayores detalles acerca del mecanismo de la transferencia de vapor, leael siguiente articulo enTransferencia de Calor del Vapor

La Razn por la que son Necesarias las Trampas de Vapor (Ejemplo:Hervidores Enchaquetados)
http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/steam-heat-transfer.htmlhttp://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/steam-heat-transfer.html


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Qu Hay de Malo con el Uso de una Vlvula Normal?

En algunas ocasiones se cree que la carga de condensado puede ser reguladacon una vlvula comn y corriente en lugar de una trampa de vapor esto con elsolo hecho de ajustar manualmente la apertura de la vlvula para emparejar lacantidad de condensado que se genera.

Tericamente, esto es posible. Sin embargo, el rango de las condicionesnecesarias para lograr esto son bastante limitadas que en la prctica no es unasolucin realista.

El mayor problema con este mtodo es que al tener fija la apertura de lavlvula para descargar una cantidad fija de fluido significa que las fluctuacionesen la carga de condensado no podrn ser compensadas. De hecho, la cantidadde condensado que es generado en un determinado sistema no es fija. En elcaso de algn equipo, la carga de condensado al arranque difiere de que segenera durante una operacin normal. Las fluctuaciones en la carga delproducto tambin resultan con diferencias en la cantidad de condensadogenerado. De manera similar, en el caso de tuberas para el transporte devapor, la carga de condensado podra diferir dependiendo de la temperatura oaire exterior o como resultado de una fuerte nevada o lluvia.

Si el dispositivo no puede responder a las fluctuaciones en la carga delcondensado, el condensado que debera ser descargado se acumulara dentrodel equipo/tubera y se ver afectada la eficiencia de calentamiento. Por otro

lado, cuando la carga de condensado disminuye, podra resultar en la fuga devapor y el vapor se desperdiciara.


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Reduccin en la Eficiencia de Calentamiento y Desperdicio de Vapor

Las Trampas de Vapor Vienen en Varios Mecanismos Diferentes

Diversos tipos de mecanismos (Principios de Operacin) han sido

desarrollados para la descarga automtica de condensado y gases nocondensables. Los mecanismos mayormente usados son aquellos quedependen de las diferencias en temperatura, gravedades especficas y presin.Cada uno de estos tipos de trampas de vapor tienen sus propias ventajas yaplicaciones.

Visite el articulo Historia de las Trampas de Vapor para mayor informacin

acerca de los tipos especficos de trampas de vapor.4.2 La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1

Qu Sucedi Antes de que Se Inventaran las Trampas de Vapor?

La humanidad empez a utilizar el vapor en la industria a partir de la RevolucinIndustrial en el siglo XVIII. Inicialmente, el vapor se utiliz como medio motriz paraimpulsar bombas, locomotoras y similares.

Despus de un tiempo, el uso del vapor como medio motriz disminuy y en su lugar

empez a ser ms ampliamente utilizado como fuente de calor.
http://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/history-of-steam-traps-pt1.htmlhttp://www.tlv.com/global/LA/steam-theory/history-of-steam-traps-pt1.html


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Como usted sabe, una caracterstica del vapor es que se condensa y se convierte encondensado cuando su calor fue utilizado. En un inicio, el condensado fue retirado yafuera abriendo una vlvula peridicamente para purgarlo o dejando una vlvulaligeramente abierta todo el tiempo mientras que, al mismo tiempo, se fugaba vapor(Este tema fue explicado enTeora de Vapor: Qu es una Trampa de Vapor?)

La Historia de las Trampas de Vapor

Retirar el condensado operando una vlvula manualmente no es solo muy molesto,sino que tambin se fuga vapor. Mientras que el nmero de aplicaciones que utilizanvapor creca, fue desarrollada una vlvula para retirar automticamente el condensadoy este fue el nacimiento de la trampa de vapor.

La primera trampa de vapor que hizo su aparicin fue una de tipo cubeta invertida,desarrollada en la primera mitad del siglo XVIII. Los tipos desarrollados en losprimeros aos de las trampas de vapor fueron de expansin metlica en la dcada delos 60s del siglo XVIII, despus lleg la de tipo impulso un poco ms adelante en la

dcada de los 30s del siglo XIX y finalmente en la dcada de los 40s, del mismosiglo, fueron desarrolladas las de tipo disco, con las cuales todos estamosfamiliarizados. La ltima tecnologa es la trampa de flotador libre, que por primera vezse puso en servicio en el ao de 1966. Vistas transversales y resmenes de cada tipode trampas de vapor se encuentran a continuacin.

Las vistas transversales muestran las versiones de cada tipo de trampa en nuestrosdas.

Principios del siglo XVIII - Tipo Cubeta

Cubeta Invertida Actual

Por medio de la flotabilidad del cilindro dela cubeta, la vlvula localizada en la partesuperior abre y cierra para descargar elcondensado intermitentemente. Adiferencia de la trampa mostrada en lavista transversal (Tipo Cubeta Invertida), al

principio estas trampas tenan la partesuperior abierta (Tipo Cubeta Abierta)

1860 - Tipo Expansin Metlica

Tipo Bimetlica Actual

Al principio, una lmina recta metlica fueutilizada la cual se expanda cuandoaumentaba la temperatura, cerrando lavlvula localizada al final de la lmina.Este tipo de trampa no es muy utilizadahoy en da, despus de haber sido

reemplazada por las trampas tipo
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bimetlicas.

Dos tipos de metales con diferentecoeficiente de expansin son combinadosen un elemento bimetlico. Cuando la

temperatura ambiente vara la forma delelemento bimetlico cambia, controlandola apertura y cierre de la vlvula y ladescarga de condensado.

1930 - Tipo Impulso

Tipo Impulso Actual

Desde el exterior, el tornillo de ajuste seutiliza para establecer la cantidad de vaporque fluye a travs de la brida en el pistnde la vlvula y la cantidad de vapor quefluye por el orificio a travs del centro delpistn. El movimiento hacia arriba y haciaabajo del pistn de la vlvula la abre ycierra, descargando condensadointermitentemente.

1940 - Tipo Disco

Tipo Disco Actual

Variaciones de presin en la cmara porencima del disco provoca la apertura ycierre de la vlvula.

1966 - Tipo Flotador Libre


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Tipo Flotador Libre Actual

El condensado es descargado continuamente mientras el tamao de la apertura de lavlvula es controlado en todo momento por la magnitud de la fuerza de flotacinactuando sobre el sello hermtico del flotador. A los flotadores originales se les agreguna palanca, pero los flotadores modernos de nuestros das son esfricos actuandopor s mismos como la vlvula.

Caractersticas Requeridas en las Trampas de Vapor

Como hemos visto, diferentes tipos de trampas de vapor han sido desarrolladas a

travs de los aos. Cada uno de los tipos que hemos comentado es este artculotodava estn en uso hoy en da

En la actualidad, es considerado esencial que una trampa de vapor, como un tipo devlvula automtica, debe tener las 3 caractersticas siguientes:

1. Descarga inmediata y completa de condensado2. No fugar vapor an cuando se utilice durante largos periodos de tiempo3. Tambin descargar gases no condensables, como el aire

Dependiendo del tipo de trampa de vapor (principio de operacin, construccin, etc.),

estas caractersticas tienen sus fortalezas y debilidades relativas. Adems, el modo deoperacin vara entre los diferentes tiposexisten tipos que descargan condensadocontinuamente y tipos que lo hacen de manera intermitente. La combinacin de estosda a cada tipo de trampa de vapor caractersticas especiales.

En este artculo hemos presentado a groso modo la historia del desarrollo de lastrampas de vapor, desde su primera aparicin hasta nuestros das. EnLa Historia delas Trampas de Vapor Parte 2 haremos una mirada ms de cerca a la construccin yprincipios de operacin de cada tipo de trampa, as como los cambios que han sufrido.

Ms informacin

4.3 La Historia de las Trampas de Vapor Parte 2
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Qu Tipos de Trampas se Usan Hoy en Da?

En La Historia de las Trampas de Vapor Parte 1, Hablamos de la aparicin dediferentes tipos de trampas a travs de la historia. La primera de ellas fue la trampa devapor tipo cubeta, la cual utiliza un principio de operacin mecnico basado en laflotabilidad. Despus de la trampa de cubeta lleg la trampa con termostato bimetlico,cuya operacin principal se basa en las diferencias de temperatura en el fluido. Estafue seguida por la aparicin de las trampas de disco termodinmico, cuya operacinprincipal se basa en los cambios de fase del vapor -> condensado y la ley deconservacin de la energa. En este artculo, discutiremos cules tipos de trampas decada categora, por principio de operacin, son ampliamente usadas hoy en da y lasrazones de su popularidad.

Cambios en las Trampas Mecnicas

Entre las trampas mecnicas que tienen la historia ms larga de todos los tipos detrampas, la trampa tipo cubeta fue la primera en desarrollarse, la cual es relativamente

fcil de producir en masa. En las trampas de cubeta ms comnmente utilizadas enlos inicios, la cubeta se colocaba hacia arriba ('cubeta abierta') y no estaba unida auna palanca para controlar la apertura y cierre de la vlvula. En su lugar, la mayorafueron trampas voluminosas en las cuales la cubeta flotaba por s sola hacia arriba yhacia abajo para abrir y cerrar la vlvula. Sin embargo, este tipo de trampa cay prontoen desuso. En contraste, un estilo de trampa de cubeta, en la cual la cubeta fue unidaa una palanca, fue ms ampliamente utilizado. Este tipo ms compacto de trampa decubeta, en la cual la cubeta se coloca hacia abajo ('cubeta cerrada'), todava se usahoy en da.

Las trampas tipo flotador cuentan con un dispositivo flotante hermticamente sellado(flotador), pero la aparicin de la trampa de flotador tuvo que esperar hasta que sedesarrollara la tecnologa de proceso necesaria para fabricarla. Esto sucedi en losaos siguientes a la aparicin de la trampa tipo cubeta. Como el condensado escontinuamente descargado por la trampa de flotador y la vida de servicio del flotadores relativamente largo, este tipo de trampa es la principalmente utilizada hoy en da enequipos que requieren grandes capacidades de descarga de condensado.

Cambios en las Trampas Termostticas

Debido a la necesidad de tener un accesorio de flotabilidad y proveer espaciosuficiente para operar en el interior del cuerpo, las trampas mecnicas tienden a serms grandes en tamao. Las trampas termostticas se desarrollaron en respuesta a la

demanda por tener trampas ms compactas.

La trampa termosttica contiene un mecanismo de censado de temperatura. Estas sonalgunas veces operadas por un fuelle o un anillo bimetlico, pero cualquiera que sea elmecanismo, todas tienen muy baja respuesta. Esta respuesta lenta las haceinadecuadas para utilizarse en procesos de calentamiento que requieren descargarpida de condensado. Por esta razn, la trampa tipo termosttica de hoy en da es deltipo bimetlica con control de temperatura, diseada para trazeos de vapor con undispositivo que permite la descarga de condensado a una temperatura establecida. Enrespuesta a estos inconvenientes por la lenta operacin de la trampa termosttica, sedesarroll la trampa tipo presin balanceada, cuya operacin principal utiliza laexpansin y contraccin de un lquido trmico encapsulado.
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Cambios en las Trampas Termodinmicas

En respuesta a las trampas termostticas, que aunque compactas tienen el problemade la respuesta lenta, la trampa termodinmica se desarroll para satisfacer lanecesidad de una trampa que permita tanto como sea posible una acumulacin muypequea de condensado.

Sin embargo, la trampa tipo impulso que fue muy comn al principio tuvo grandesprdidas de vapor, por lo que la tipo disco desarrollada despus fue la que la sustituyen las tuberas principales de vapor. Esta trampa tipo disco, la cual no es solocompacta y verstil sino tambin tiene la ventaja de tener un costo inicial relativamentebajo, es el tipo de trampa que ha sido utilizada en mayores cantidades en la historia delas trampas de vapor.

La Evolucin Continua de las Trampas Modernas de Hoy en Da

Los tres tipo de trampas de vapor discutidas anteriormente todava estn en uso hoy

en da, tal y como se describieron, pero Qu tipo de evolucin estn teniendo lastrampas modernas de hoy en da? La evolucin de cada tipo de trampa se centra en lamejora adicional de las caractersticas especiales de cada tipo de trampa en particular.

Por ejemplo, muchas de las trampas en uso hoy en da cuentan con venteo de aireautomtico para descargar automticamente el aire inicial durante el arranque. Estacaracterstica logra el objetivo de reducir tanto el tiempo de arranque como la mano deobra involucrada en la operacin manual de vlvulas de purga. Existen tambintrampas que se utilizan en equipos que cuentan con venteos de aire automticos dealto desempeo para remover el aire caliente durante la operacin.

Desde el punto de vista de facilidad de uso, ha sido tambin desarrollado un modelode trampa que cuenta con funcin de retiro de herrumbre para permitir que se retirenlas obstrucciones sin necesidad de desensamblarla. Esta caracterstica hace posiblelimpiar las obstrucciones y restaurar la operacin normal correcta, por lo que no senecesita programar operaciones de desensamble o reemplazo de la trampa, lo que esalgo cotidiano cuando se encuentran obstrucciones mientras se realizan inspeccionescotidianas a las trampas.

De esta manera, las trampas de vapor estn en continua evolucin aunque no sea fcilde notarlo a simple vista.

Caracterstica de Venteo de Aire Automtico

Venteo de Aire Automtico utilizando al Elemento-X


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Venteo de Aire Automtico utilizando al Anillo Bimetlico

Funcin de Retiro de Herrumbre


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4.4 Trampas y Orificios Parte 1

Qu es un Orificio?

La palabra orificio literalmente significa una abertura. En el contexto de las trampasde vapor TLV, el trmino orificio se utiliza para referirse a la abertura o paso a travs

del asiento de la vlvula. El tamao del orificio depende del tamao del cuerpo de latrampa de vapor y de la presin diferencial de operacin. El caso de la trampa deflotador libre J3X, por ejemplo, las opciones de orificio para rangos diferentes depresin diferencial son de aproximadamente 2-3 mm de dimetro o menor. Tenga encuenta que el dimetro de un orificio es mucho menor que el dimetro interno de laconexin de tubera.


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Por qu es tan pequeo el dimetro de un orificio?

Mientras que una trampa de flotador libre con un tamao de conexin nominal de15mm se conecta a la tubera con un dimetro interior de 15mm, El orificio puede tenerun dimetro de alrededor de 2-3 mm o menor. Por qu el dimetro del orificio esmucho menor que el dimetro interior de la tubera?

Aunque la tubera es generalmente dimensionada para flujo en dos fases (condensadocon vapor), el orificio solo necesita ser dimensionado para el volumen de condensado.Un orificio de 2-3 mm con una presin diferencial de 0.2 MPa (g) puede descargaraproximadamente 350 kg/h de condensado. Esto sera lo suficientemente grande paradrenar condensado basado en el consumo de vapor estimado en equipos pequeosque tengan una salida de condensado de 15 mm. La capacidad de descarga delmodelo J3X es ligeramente mayor que el condensado que puede ser descargado atravs de su venteo termosttico de aire.

Esto puede ser visto a partir de que un orificio con un dimetro mucho menor que eldimetro de la conexin de tubera es suficiente para satisfacer las necesidades en lacapacidad de descarga de la trampa de vapor. De ello se deduce, por supuesto, que

un orificio de tamao mayor debera permitir que la trampa tenga una capacidad dedescarga mayor. Sin embargo, para que la trampa opere a la misma presindiferencial, esto requerira de un flotador proporcionalmente mayor, que a su vezaumentara el tamao del cuerpo de la trampa.

Capacidad de Descarga y Tamao de Conexin Nominal


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En el caso de la mayora de las trampas tipo mecnicas es el tamao del orificio, no eltamao de la conexin, lo que determina la capacidad de descarga. No existe una

relacin directa entre el tamao de conexin y la capacidad de descarga. Un ejemplode esto es el modelo J3X, en el cual todos los tamaos con conexin a la tubera de15 mm, 20 mm y 25 mm, tienen la misma capacidad de descarga para cualquiertamao de orificio determinado.

Un orificio de mayor tamao permite a la trampa tener una mayor capacidad dedescarga. Sin embargo, esto requiere un flotador de mayor proporcin para la mismapresin diferencial, lo cual incrementa el tamao del cuerpo de la trampa. Con el fin dedisear una trampa con la suficiente capacidad, se tiene que determinar el tamao deorificio apropiado y el dimetro del flotador.

Las fuerzas de apertura y cierre de la vlvula juegan un rol importante en la

determinacin del tamao del flotador y del orificio. Para una explicacin ms detalladaacerca de esto, verTrampas y Orificios Parte 2.

4.5 Trampas y Orificios Parte 2

Qu es un Nmero de Orificio?

La discusin de orificios en Trampas y Orificios Parte 1 se enfoc en por qu eldimetro del orificio de la trampa (asiento de la vlvula) es mucho ms pequeo que eldimetro de la conexin de la tubera. En la Parte 2, discutiremos el significado delnmero de orificio de la trampa.
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A primera vista, podra parecer contrario a la intuicin que a mayor nmero de orificiode la trampa, el dimetro del orificio es ms pequeo. Es comprensible que esto puedaparecer extrao al principio, pero una mirada ms de cerca revelar las razones detrsde esto.

El nmero de orificio indica la mxima presin diferencial en kg/cm (bar) al cual latrampa de vapor descargar el condensado. Por ejemplo: un orificio nmero 10 podraser usado a 10 kg/cm (10 bar, 150 psi). El valor mayor de este nmero es, la mayorpresin a la cual el orificio se puede utilizar para manejar el condensado a travs de l.A fin de lograr presiones diferenciales de operacin mayores, se requieren menorestamaos de abertura. Sin embargo, un orificio menor resulta en una menor capacidadde descarga para cualquier presin diferencial dada.

Fuerzas Actuando para Cerrar y Abrir la Vlvula

Cuando pensamos acerca del tamao de un orificio, tenemos que considerar 2 de lasfuerzas que trabajan en el interior de la trampa de flotador libre; la fuerza que acta

para abrir la vlvula y la que acta para cerrarla.

El mecanismo que provoca que la trampa de flotador libre opere es la fuerza deflotabilidad, La Flotabilidad provoca que el flotadorel cual es una vlvula por smismose eleve y despus que el flotador se levanta fuera del asiento de la vlvula,la vlvula estar en posicin abierta. En otras palabras, la fuerza de flotabilidad es lafuerza que acta para abrir la vlvula. Si asumimos que el peso especfico delcondensado es constante, entonces la flotabilidad del flotador est determinada por elvolumen de la parte sumergida del flotador. La fuerza de flotabilidad est por tanto ensu mayor valor cuando el flotador est completamente sumergido y dado que se utilizael mismo flotador, no es posible lograr una fuerza mayor que esta para abrir la vlvula.

En contraste, la fuerza que acta para cerrar la vlvula es una fuerza creada por eldimetro del orificio y la diferencia entre las presiones antes y despus del orificio. Unejemplo de esto que es familiar para muchos de nosotros es cuando el agua se

descarga fuera de una baera que utiliza un dren con tapn. Si el tapn est muycerca de la descarga del agua, algunas veces es succionado cerrando el flujo de agua.


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Una fuerza idntica a esta se presenta en el interior de la trampa de flotador libre. Lafuerza est representada como la presin x en el rea superficial, por lo que si eldimetro del orificio es una constante, tendremos la mayor diferencia en las presionesantes y despus del orificio (la presin diferencial), la fuerza mayor acta para cerrar lavlvula. Por el contrario, si la presin diferencial es fija, entonces a mayor dimetro deorificio mayor es la fuerza que acta para cerrar la vlvula.


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Seleccin del Nmero de Orificio

Mientras que la fuerza que acta para abrir la vlvula tiene un valor mximo, que estdeterminado por el tamao del flotador, como mayor es la fuerza que acta para cerrarla vlvula que puede crecer dependiendo de la presin de operacin. La funcin detrampeo de vapor no puede operar si la vlvula se mantiene en la posicin cerrada,por lo que es necesario vencer est limitante impuesta por la presin de operacin. Espor ello que existen diferentes nmeros de orificio con su variedad de presiones deoperacin mximas correspondientes.

Relacin entre la Capacidad, Presin y Nmero de Orificio para el MismoFlotador/Trampa

Aumentar la Capacidad de Descarga

Aumentar el dimetro de orificio (nmero de orificio ms pequeo)

=> Reducir la presin de operacin mxima = Nmero de orificio menor

Aumentar la Presin de Operacin Mxima

Disminuir el dimetro de orificio (nmero de orificio ms grande)

=> Reducir la capacidad de descarga = nmero de orificio mayor

De esto se puede ver que, incluso con el mismo modelo de trampa, existen opcionesde seleccin que deben hacerse entre la presin diferencial de operacin mxima y lacapacidad de descarga. Reduciendo la presin de operacin mxima nos permite


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aumentar la capacidad de descarga para cualquier presin diferencial dada, mientrasque reduciendo la capacidad de descarga mxima dispondremos de una presin deoperacin mxima mas grande.

4.6 Bloqueo de Vapor y Bloqueo por Aire

Qu es el bloqueo de vapor y el bloqueo por aire?

En la planta, Alguna vez ha experimentado prdida de temperatura en sus equipos

para la cual no ha podido encontrar explicacin alguna? Existe un fenmeno bajo elcual el condensado no se descarga por la trampa como debera, aunque la trampa seencuentre en la condicin de operacin correcta. Esto es conocido como bloqueo devapor cuando lo provoca el vapor y como bloqueo por aire cuando lo provoca el aire(o gases no condensables como el bixido de carbono).

Cualquiera sea el caso, la mecnica detrs de esta condicin es bsicamente lamisma: vapor o gases no condensables como es el aire ingresan a la trampa antes deque el condensado tenga la oportunidad de fluir dentro de ella. La vlvula de la trampacerrara e impedir el flujo de condensado fuera de la trampa. Lo que puede resultar enun almacenamiento de condensado, el cual reducir la eficiencia de calentamiento.

Ya que el propsito fundamental de una trampa de vapor es el de la descargaautomtica de condensado mientras que previene la fuga de vapor, el cerrado de lavlvula dentro o fuera de s misma es un indicio de una correcta operacin de latrampa. Sin embargo, como se muestra en la ilustracin de abajo, esto impide el flujode condensado y retrasa la descarga. Por lo tanto, el sistema como un todo no sepuede asegurar que est operando correctamente.


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Ilustracin del bloqueo de vapor

Las causas de este fenmeno pueden ser a groso modo divididas en las 2 categorassiguientes:

1. Un problema en la tubera cercana a la trampa que provoque que la entrada decondensado al interior de la trampa no se d como la mayor prioridad

2. Una mezcla de vapor y condensado que se est descargando del equipo yfluyendo al interior de la trampa

La solucin para este problema difiere dependiendo de la causa. La siguiente seccin

abarcar esto en detalle, pero en principio existen dos tipos:

1. Si la causa cae dentro de la categora (1), la tubera tiene que ser corregidapara permitir que el condensado desplace apropiadamente al vapor o al aireantes de la trampa.

2. Si la causa cae dentro de la categora (2), una trampa de vapor con una vlvulaopcional antibloqueo o una vlvula de aguja tiene que ser utilizada para crearuna ruta alterna (bypass) para que una pequea cantidad de vapor fluya haciala tubera de salida de la trampa.

El bloqueo de vapor empeorar gradualmente y es poco probable que se resuelva pors solo. Adems, aunque el rendimiento de calentamiento del equipo disminuya, esmuy difcil determinar la causa del problema porque el bloqueo de vapor evita que latrampa por si sola experimente un enfriamiento anormal.

Causas y Soluciones

Existen varias razones para que suceda el bloqueo de vapor y las contramedidas parasolucionarlo difieren en cada caso dependiendo la causa que lo provoca. El bloqueopor aire se soluciona para medio de la adicin de una lnea de balance de presin.Algunas causas tpicas de bloqueo de vapor y su solucin respectiva sern discutidasen los ejemplos siguientes.


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4.7 Orientacin en la Instalacin de la Trampa

Tubera Vertical? Tubera Horizontal?

Las trampas de vapor tienen que ser instaladas en la tubera antes de su uso, peroalgunas tuberas corren horizontales y otras verticales. Es aceptable instalar trampasde vapor en cualquiera de los dos tipos de tubera sin alguna restriccin?

La verdad es que hay algunos tipos de trampas que tienen muy pocas restricciones enla orientacin de la instalacin, mientras que existen otras que tienen limitacionesestrictas.

La razn fundamental de tener restricciones en la orientacin de la instalacin

Las restricciones de orientacin en la instalacin para una trampa de vapor tienen quever con la construccin de la trampa y su principio de operacin.

Tipo Mecnicas, cuya operacin se basa en las fuerzas de gravedad y flotabilidad,tienen relativamente reglas estrictas en relacin con su orientacin en la instalacin. Si

la orientacin en la instalacin para estos tipos no es la correcta, el equilibrio propioentre la gravedad y flotabilidad no se puede lograr y el mecanismo de la vlvula no


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puede funcionar como es debido, lo cual significa que la trampa no podr hacer sutrabajo.

Tipos en los cuales la gravedad no tiene efecto alguno sobre la operacin, porejemplo: aquellas cuya operacin se basa en el cambio de fase de vapor a agua o queparte de su estado cambia, tienen relativamente pocas restricciones.

Orientaciones Comunes en la Instalacin de la Trampas

Tipos con restricciones severas, claramente divididas para uso en tuberasverticales u horizontales

Tipo mecnicas, tales como: cubeta o flotador, vienen en dos tipos, uno para tuberavertical y otro para horizontal. Cada tipo solo puede usarse en la orientacinespecificada.

An si se instala en tuberas horizontales, la trampa no debe ser instalada boca abajo

o de lado.

Tipos con relativamente pocas restricciones

Existen muchos tipos de trampas termostticas y de disco que pueden ser utilizadasen tuberas verticales y horizontales. En particular, las trampas de disco se conocenpor tener la capacidad de utilizarse sin problemas tanto en tuberas verticales comohorizontales.

Sin embargo, incluso si se instalan en tuberas horizontales, debemos evitar instalar latrampa al revs.


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Tipo termostticas que tienen una condicin especial.

Dependiendo de la orientacin en la instalacin, El condensado en el interior de latrampa es posible que no se mantenga en nivel. La operacin de este tipo de trampaest basada en las diferencias de temperatura, por lo que las desigualdades de latemperatura en su parte sensible a esta tienen un efecto adverso en su operacin.

Las de tipo lquido trmico y las de tipo bimetlico tienen los mismos principios para laorientacin en la instalacin.


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Trampa de Vapor Termosttica

Cuando se instalan en tuberas horizontales, el elemento-X se encuentra ms alto quelas tuberas, por lo que la tubera y la trampa se llenan de condensado antes de quellegue al elemento-X. Esto hace claramente distinta a la operacin intermitente.Cuando se instalan en tuberas verticales, el condensado est en contacto continuocon el elemento-X, causando que la parte inferior del elemento-X sea continuamenterodeado de condensado, mientras que la parte superior est continuamente rodeadode vapor. El elemento-X es, por tanto, obligado a operar sobre la base del promediode la temperatura, haciendo claramente distinta la operacin intermitente, haciendo

casi imposible el funcionamiento y provocando una tendencia a la inestabilidad de laoperacin.

Sin embargo, incluso si se instalan en tuberas horizontales, debemos evitar instalar latrampa al revs.

Incluso entre las trampas cuya construccin y mecanismo no son afectados por lagravedad, existen algunos casos en los cuales la orientacin en la instalacin tienealgn efecto sobre la operacin.

Excepcin

Existe un producto en el cual el mecanismo de trampeo se conecta a un punto en lainstalacin sobre la tubera por medio de una brida especializada.

Para TLV esto se conoce como la Serie de Trampas Rpidas. Independientementede la configuracin de las tuberas, usted simplemente ajusta la brida especializadaque conecta a la trampa en la tubera con el fin de mantener la correcta posicin de latrampa.

Sin embargo, incluso la Serie de Trampas Rpidas tiene una orientacin de instalacinpropia para la unidad de trampeo, la trampa debe estar posicionada con la partesuperior e inferior en la orientacin correcta, mientras el conector de la unidad puede

ser instalado en cualquier orientacin.

curso de vapor de tlv 3.53

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