Tecnología de los Servicios Auxiliares-Uso eficiente del vapor - Raul Bernal

Vista previa del material en texto

Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
1 
 
Uso eficiente del vapor y Trampas para vapor 
Calidad del vapor 
Vapor seco y vapor húmedo 
El vapor saturado seco es un vapor que ha sido evaporado completamente, es decir, no contiene gotas de 
agua líquida. En la práctica, el vapor a menudo arranca pequeñas gotas de agua, con lo que ya no puede 
ser descrito como vapor saturado seco, es importante que el vapor utilizado para procesos o calefacción 
sea lo más seco posible. Esto se consigue utilizando separadores y trampas para vapor. 
La calidad del vapor se describe mediante su fracción seca, que es la proporción de vapor completamente 
seco presente en el vapor considerado. 
El vapor se llama húmedo si contiene gotas de agua en suspensión que no transportan entalpía específica 
de evaporación. 
 
Vapor sobrecalentado 
Mientras haya agua presente, la temperatura del vapor saturado se corresponderá con la que se encuentra 
en las Tablas de Vapor. Sin embargo, si la temperatura de calor continúa después que se ha evaporado 
toda el agua, la temperatura del vapor seguirá aumentando. 
En estos casos el vapor se llama sobrecalentado entendiéndose como tal al vapor que se encuentra a 
cualquier temperatura por encima de la del vapor saturado a la presión correspondiente. 
El vapor saturado condensa rápidamente sobre cualquier superficie que esté a menor temperatura, puesto 
que le comunica entalpia de evaporación que es la energía que transporta en mayor proporción. 
Contrariamente, cuando el vapor sobrecalentado cede una parte de su entalpia, lo hace mediante una 
disminución de temperatura, por lo tanto no habrá condensación hasta que se alcance la temperatura de 
saturación y, por tanto, el flujo de energía desde el vapor sobrecalentado es menor, en general, que el que 
se puede alcanzar con vapor saturado aunque el vapor sobrecalentado está a mayor temperatura. Debido a 
otras propiedades, el vapor sobrecalentado es el que se utiliza habitualmente para potencia, mientras que 
el vapor saturado es ideal para aplicaciones de proceso y calefacción. 
Generación del vapor 
La energía química contenido en el carbón, gas u otro combustible de caldera se convierte en energía 
calorífica al quemarse éstos. 
Esta energía calorífica se transmite a través de las paredes del hogar de la caldera hasta el agua, la 
temperatura del agua aumenta y cuando alcanza el punto de saturación, hierve. La energía calorífica 
adicionada que ha tenido como efecto el aumento del la temperatura del agua, se llama Entalpía del agua 
saturada. 
El agua a una temperatura igual a la de su punto de ebullición se llama agua saturada. La entalpía 
específica del agua a 0ºC se toma como cero, la capacidad calorífica especifica del agua es de 
4,186kJ/kgºC. Por lo tanto, aumentar la temperatura de 1kg de agua de 0ºC a 100ªC (1atm) requerirá una 
entalpía especifica de agua saturada de 
4,186 x 100=418,6kJ. 
Si la caldera se alimenta con 1000kg de agua (1000lts.) la entalpia del agua saturada es de 
1000 x 4,186 x 100 = 418600kJ. 
Si el agua de la caldera está ya a 10ºC el aumento de entalpía necesaria para llevarla al punto de 
saturación es de: 
1000 x 4,186 x 90 = 367740kJ 
La entalpía total es siempre de 418600kJ para agua saturada a 100ºC en una caldera de 1000kg. Cuanto 
mayor sea la temperatura inicial del agua en la caldera menor entalpía será necesaria para llevarla al punto 
de saturación y, por consiguiente, será necesario quemar menos combustible. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
2 
 
Si continuamos transfiriendo calor al agua, la entalpía adicional producida por esta transferencia no 
provoca un aumento de la temperatura del agua sino que la evapora. 
La entalpía que produce este cambio de estado sin cambio de temperatura se conoce como Entalpía de 
evaporación. 
Es decir que el vapor generado en la caldera tiene dos tipos de entalpía, la del agua saturada y la de 
evaporación. La suma de las dos es la Entalpía del vapor saturado. 
Regla general: 
1) Cuando la presión del vapor aumenta: 
La entalpía del vapor saturado aumenta ligeramente. 
La entalpía del agua saturada aumenta. 
La entalpía de evaporación disminuye. 
2) Cuando la presión del vapor disminuye: 
La entalpía de vapor saturado disminuye ligeramente. 
La entalpía del agua saturada disminuye. 
La entalpía de evaporación aumenta. 
 
Entalpía de 1kg de vapor 
a presión atmosférica. 
Entalpía de 1kg de vapor 
a 10 bar absolutos. 
Condensación del vapor 
Tan pronto como el vapor deja la caldera, empieza a ceder parte de su entalpía a cualquier superficie con 
menor temperatura. Al hacer esto, una parte del vapor se condensa, convirtiéndose en agua a la misma 
temperatura. El proceso es exactamente el inverso del que tiene lugar en la caldera cuando el agua se 
convierte en vapor al añadirle calor. Cuando el vapor condensa, cede la entalpía de evaporación. 
El circuito de vapor 
El sistema de distribución de vapor es un enlace importante entre la fuente generadora de vapor y el 
usuario. La fuente generadora de vapor debe proporcionar vapor de buena calidad en las condiciones de 
caudal y presión requeridas, y debe realizarlo con las mínimas perdidas de calor y atenciones de 
mantenimiento. 
El flujo de vapor en un circuito es debido a la condensación del vapor, que provoca una caída de presión. 
Esto induce el flujo del vapor a través de las tuberías. 
Inicialmente habrá una o más tuberías principales que transporten el vapor de la caldera en la dirección de 
la planta de utilización del vapor. Otras tuberías derivadas de las primeras pueden transportar el vapor a 
los equipos individuales. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
3 
 
Cuando la válvula de salida de la caldera está abierta, el vapor pasa inmediatamente de la caldera a las 
tuberías principales. La tubería esta inicialmente fría y, por tanto, el vapor le transfiere calor. El aire que 
rodea las tuberías está más frio que el vapor y en consecuencia, la tubería transfiere calor al aire. 
Como el vapor fluye hacia un medio más frio, comenzará a condensar inmediatamente. En la puesta en 
marcha del sistema, la cantidad de condensado será la mayor, debido que el vapor se utiliza para el 
calentamiento de la tubería fría (carga de puesta en marcha). Cuando la tubería se haya calentado, aun 
habrá condensación, ya que la tubería seguirá cediendo calor al aire que lo rodea (carga de 
funcionamiento). 
El condensado va a parar a la parte inferior de la tubería y es arrastrado a lo largo de esta por el flujo de 
vapor y por la gravedad, debido al gradiente en la conducción de vapor que normalmente disminuirá en la 
dirección del flujo de vapor. Deberá entonces purgarse el condensado de los puntos de la tubería de 
distribución. 
El condensado formado tanto en la tubería de distribución como en los equipos de proceso, es agua ya 
caliente y preparada para la alimentación de la caldera. Aunque es importante evacuar el condensado del 
espacio del vapor, se trata de un elemento demasiado valioso como para permitirnos desaprovecharlo. El 
circuito de vapor básico debe completarse con el retorno del condensado al tanque de alimentación de la 
caldera, siempre que sea factible. 
 
Circuito típico de vapor. 
 
Conexiones de las derivaciones 
Las derivaciones son normalmente más cortas que las líneas de distribución principales. El dimensionado 
de las derivaciones basándose en una caída de presión dada es, en consecuencia, menos recomendable en 
tuberías de poca longitud. Con una tubería principal de 250 m de longitud, una caída de presión limitada 
de 0,5 bar puede ser perfectamente válida, aunque conduzca a adoptar velocidades inferiores a las 
esperadas. En un ramal de 5 m o 10 m delongitud, la misma velocidad llevaría a valores de solo 0,01 o 
0,02 bar. Son insignificantes y usualmente las tuberías de las derivaciones se dimensionan para 
velocidades de vapor mayores. Esto creará una mayor caída de presión, pero con una longitud de cañería 
más corta, esta caída de presión es aceptable. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
4 
 
Las derivaciones transportarán el vapor más seco siempre que las conexiones tomen el vapor de la parte 
superior de la tubería principal. Si la toma es lateral, o peor aún, de la parte inferior, transportarán el 
condensado. El resultado de esto es un vapor muy húmedo que llega a los equipos. 
Incorrecto. Correcto. 
 
En las derivaciones a equipos también hay puntos bajos. Lo más común es un punto de purga cerca de 
una válvula de aislamiento o una válvula de control. El condensado se acumula delante de la válvula 
cerrada, y se introduciría con el vapor cuando la válvula se abriera de nuevo, es necesario un punto de 
purga con un purgador en ese lugar. 
 
Drenaje de una derivación. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
5 
 
Dilatación y soporte de tuberías 
Las tuberías siempre se instalan a temperatura ambiente. Cuando transportan fluidos calientes, como agua 
o vapor, se expanden, especialmente en longitud. Esto creará tensiones en ciertas zonas del sistema de 
distribución, como las juntas de las cañerías, que pueden llegar a romperse. La dilatación puede calcularse 
mediante la siguiente ecuación: 
��������ó� 	 
 · ∆
 · � 
Donde L = Longitud de tubería entre los anclajes (m) 
∆T = Diferencia de temperatura (ºC) 
α = Coeficiente de dilatación (mm/mºC)x10-3 
 
La tubería debe ser suficientemente flexible para adaptarse a los movimientos de los componentes al 
calentarse. En algunas instalaciones será necesario incorporar medios para lograr la flexibilidad necesaria. 
 
Estirado en frío 
Se calcula la dilatación total para cada una de las secciones entre los puntos de anclaje fijo. La tubería se 
deja tanto más corta como la mitad de esta dilatación total, y se estira en frío, con tornillos tensores 
aplicados sobre la brida de una junta, de manera que a temperatura ambiente, la tubería quede sometida a 
esfuerzos en una dirección. Cuando se caliente el sistema hasta la mitad de la temperatura, la tubería no 
soportará esfuerzos. A la temperatura de trabajo y habiéndose dilatado completamente, la tubería 
soportará esfuerzos en la dirección opuesta. 
En la práctica, la tubería se monta con un espaciador, de longitud igual a la mitad de la dilatación entre 
dos bridas. Cuando la tubería está del todo instalada y anclada, se desmonta el espaciador y se aprieta 
bien la conexión. 
 
Uso del separador de dilatación cuando la tubería está instalada. 
 
Si la parte restante de la dilatación n es absorbida por la flexibilidad natural de la tubería, pedirá la 
utilización de un accesorio de expansión. 
 
La dilatación y el soporte de las tuberías en la práctica, puede clasificarse en las tres áreas siguientes: 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
6 
 
 
Diagrama de tubería con punto fijo, punto de guía y accesorio de expansión. 
El punto fijo (A) es un dato de posición desde donde comienza la dilatación. 
El punto de guía (B) permite el movimiento libre de dilatación de la tubería, manteniendo a la vez la 
alineación. 
 
Los patines son un método ideal de soporte de las tuberías; permiten el movimiento en dos direcciones. 
El accesorio de expansión (C) es un método de adaptación a la dilatación. Estos accesorios se montan en 
la línea, y están diseñados para acomodar la dilatación, sin que cambie la longitud total de la tubería. 
 
Patín sin y con abrazadera. 
Accesorios de dilatación 
Curva completa 
Es una vuelta completa de la tubería; es preferible montarla horizontalmente que en posición vertical, 
para evitar que se acumule el condensado en su interior. 
 
Omega o Lira 
Cuando se dispone de espacio algunas veces se utiliza esta tipo de accesorio. Lo mejor es montarla 
horizontalmente para que la curva y la tubería estén en el mismo plano por las mismas razones que la 
curva cerrada. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
7 
 
 
 Curva completa. Omega. 
Fuelles 
Tienen la ventaja de ser un accesorio que se monta en la línea y no requiere empaquetadura. Se pueden 
incorporar a diversos dispositivos de expansión de diseño adecuado que es capaz de absorber no sólo el 
movimiento axial, sino que también absorbe parte del desplazamiento lateral y angular. 
 
Fuelle. 
Golpe de ariete 
El golpe de ariete se produce cuando el condensado en lugar de ser purgado en los puntos bajos del 
sistema, es arrastrado por el vapor a lo largo de la tubería, y se detiene bruscamente al impactar contra 
algún obstáculo del sistema. Las gotitas de condensado acumuladas a lo largo de la tubería con el tiempo 
forman una bolsa ‘sólida’ de agua que será arrastrada por la tubería a la velocidad del vapor. 
 
Formación de una bolsa ‘sólida’ de agua. 
Cuando se obstruye su paso, a causa de una ‘T’ en la tubería o una curva, la energía cinética se convierte 
en un golpe de presión que aplicado con el obstáculo normalmente se produce un ruido de de golpe, que 
puede ir acompañado del movimiento de la tubería. Los accesorios pueden incluso romperse con un 
efecto casi explosivo, con la consecuente pérdida de vapor vivo en la rotura. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares 
 
El golpe de ariete se puede evitar si se toman las medidas adecuadas para que no se acumule el 
condensado en la tubería. 
Las fuentes de problemas de golpe de ariete suelen estar en los puntos bajos de la tubería:
� Pandeos en la línea. 
� Uso incorrecto de reductores concéntricos y filtros.
� Purga inadecuada en líneas de vapor.
 
Puntos de drenaje de 
Se intercala una “T” en la tubería de distribución, la
este pozo y alcanza fácilmente la tubería hasta la trampa.
Instalación de drenaje incorrecta.
de los Servicios Auxiliares 
8 
El golpe de ariete se puede evitar si se toman las medidas adecuadas para que no se acumule el 
uentes de problemas de golpe de ariete suelen estar en los puntos bajos de la tubería:
de reductores concéntricos y filtros. 
Purga inadecuada en líneas de vapor. 
Fuentes de golpe de ariete. 
Puntos de drenaje de condensado de líneas de vapor
Se intercala una “T” en la tubería de distribución, la cual actúa de pozo de goteo. El condensado cae en 
este pozo y alcanza fácilmente la tubería hasta la trampa. 
Instalación de drenaje incorrecta. Instalación de drenaje correcta.
de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
El golpe de ariete se puede evitar si se toman las medidas adecuadas para que no se acumule el 
uentes de problemas de golpe de ariete suelen estar en los puntos bajos de la tubería: 
 
 
condensado de líneas de vapor 
cual actúa de pozo de goteo. El condensado cae en 
 
Instalación de drenaje correcta. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
9 
 
 
 
Drenaje del condensado de una desviación 
En las desviaciones a quipos tambien hay puntos bajos. Lo más comun es un punto de purga cerca de una 
válvulade aislamiento o un válvula de control. El condensado se acumula delante de la válvula cerrada, y 
se introduciría con el vapor cuando la válvula se abriera de nuevo. 
 
Tubería para vapor saturado 
¿A qué presión se genera vapor en la caldera? 
¿A qué presión se suministra vapor a los procesos? 
 
Distribución a la presión de generación 
Proporciona las siguientes ventajas: 
� Las tuberías de vapor podrán ser de menor diámetro, y por lo tanto las pérdidas de calor (energía) 
serán menores, ya que la superficie es más pequeña. 
� Menor costo de las líneas de vapor, tanto por los materiales como tuberías, bridas y soportes, como por 
la mano de obra. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
10 
 
� Menor costo del aislamiento. 
� Vapor más seco en el punto de utilización, debido al efecto de aumento de fracción seca que tiene 
lugar en cualquier reducción de presión. 
� La capacidad de almacenamiento térmico de la caldera aumenta y ayuda a soportar de forma más 
eficiente las fluctuaciones de las cargas, reduciendo el riesgo de arrastres de agua y de impurezas con 
el vapor a condiciones máximas. 
Reducción de presión de vapor 
Todos los equipos que trabajan con vapor tienen una presión de funcionamiento máxima por razones de 
seguridad. Si esta presión es inferior a la de producción del sistema, hay que instalar una válvula 
reductora además de las de seguridad necesaria. 
El método más común de reducir la presión es la utilización de una estación reductora de presión. 
 
Estación reductora de presión. 
Antes de la válvula reductora se utiliza un separador para eliminar el agua que arrastra el vapor que entra, 
permitiendo que sólo el vapor seco saturado pase a través de la válvula reductora. 
Es apropiado montar una válvula de seguridad aguas abajo para proteger el equipo, si la válvula reductora 
fallase el equipo resultaría dañado, e incluso podrían ocurrir daños personales. 
Otros elementos que constituyen una estación reductora de presión son: 
� La primera válvula de aislamiento para cerrar el sistema y poder realizar tareas de mantenimiento. 
� El primer manómetro para ver la presión de alimentación. 
� El filtro para mantener limpio el sistema. 
� El segundo manómetro para ajustar y ver la presión aguas abajo. 
� La segunda válvula de aislamiento para establecer la presión aguas abajo en condiciones sin carga. 
Separador de condensado 
El vapor húmedo contiene menos entalpia de vaporización que el vapor saturado seco a la misma presión 
y reduce la eficiencia del proceso o del equipo de calefacción. Por esta razón, se deben tomar medidas 
para garantizar el mayor título posible (fracción seca) del vapor generado. Si bien el drenaje elimina todo 
condensado que se forme en la tubería, no podrá eliminar las gotitas de humedad arrastradas por el propio 
vapor. 
La solución más simple a este problema es la instalación de un separador de gotas. Una pantalla central 
obliga al vapor a cambiar de dirección y adquirir un movimiento circular. El vapor seco puede pasar sin 
dificultad pero las gotas de agua, más pesadas, se recogen en el punto de drenaje inferior. La fuente más 
común de vapor húmedo es el arrastre desde la caldera y por esta razón se debe instalar un separador 
inmediatamente a la salida de la misma. También es deseable instalar separadores antes de cualquier 
equipo que requiera vapor seco para su funcionamiento. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
11 
 
 
Eliminación del aire en líneas de vapor 
En una mezcla de gases, cada uno de ellos ejerce 
una presión parcial. La suma de las presiones 
parciales es la presión total de la mezcla. La 
entalpía disponible para transferencia de calor en 
la mezcla procede totalmente del vapor, puesto 
que el aire no contribuye en absoluto. El 
problema es que en lugar de vapor a una presión 
determinada lo tendremos a una presión menor y 
la temperatura del vapor saturado será inferior. 
Cuando una unidad calentada con vapor se pone 
en servicio, el espacio destinado al vapor está 
lleno de aire. Al entrar el vapor, conduce el aire 
hacia el punto de drenaje o hacia la zona opuesta 
a la entrada. Una parte de la misma llegará a la 
superficie de transferencia donde permanecerá 
como una película cuando se vaya formando 
condensado. Esta película de aire es una barrera 
importante a la transmisión de calor desde el 
vapor a la superficie de calefacción del equipo. 
La posición de entrada de vapor en un equipo 
condiciona las necesidades de eliminación de 
aire. El condensado cae por gravedad hacia el 
fondo donde es eliminado a través del punto de 
drenaje por su trampa correspondiente. 
 
 
Eliminación conjunto 
de aire y condensado. 
Eliminación del aire 
mediante un eliminador 
termostático. 
 
Los eliminadores de aire automáticos para sistemas de vapor no son más que purgadores de vapor 
termostáticos, montados a un nivel superior al del condensado, de forma que sólo lo alcancen el vapor, o 
el aire, o mezclas de 
aire/vapor. La mejor 
ubicación para los 
eliminadores de aire 
son los extremos de 
líneas de vapor 
principales o 
desviaciones de gran 
diámetro. 
 
Purga y eliminación de 
aire en los extremos de 
la tubería. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
12 
 
La descarga del eliminador de aire se puede conducir a un lugar seguro. Es frecuente llevarlo a una línea 
de condensado, cuando se trata de una línea que por gravedad desciende hasta un recipiente con venteo. 
Trampas para vapor 
Las trampas de vapor son un tipo de válvula automática que filtra el condensado y gases no condensables 
como lo es el aire, esto sin dejar escapara al vapor. 
� La trampa de vapor es una válvula automática que cierra en presencia de vapor y abre cuando le llega 
condensado. 
� Cuando el vapor cede su calor latente, o entalpía de evaporación, se convierte en condensado. 
 
Funciona por la diferencia de presión entre la entrada y la salida de la trampa. A esta diferencia de 
presiones se la denomina “Presión diferencial”. 
 
Filtros 
Antes de una trampa de vapor o una válvula de control es imprescindible colocar un filtro y realizar su 
limpieza periódicamente. 
 
Filtro. Sección de un filtro. 
El vapor fluye desde la entrada A, a través del tamiz perforado B hacia la salida C. mientras que el vapor 
y el agua pasarán con facilidad a través del tamiz, la suciedad quedará retenida. Se puede quitar el tapón 
D, para retirar el tamiz y limpiarlo regularmente. También es posible montar una válvula de purga en el 
tapón D para facilitar una limpieza regular. 
Para evitar el problema de golpe de ariete cuando forman parte de una línea de vapor, los filtros deben 
montarse con la cesta en posición horizontal. 
 
Trampa a flotador 
Ventajas 
� Descarga continua de condensado. 
� Se adapta a variaciones de presión y temperatura. 
� Con elementos termostáticos elimina aire. 
 
Desventajas 
� No resisten bien las heladas. 
 
Tecnología de los Servicios Auxiliares 
 
En el arranque, el venteo 
termostático permite la salida del 
aire, evitando que la trampa se 
bloquee. 
 
Trampa de balde invertido
La fuerza de operación la proporciona 
balde haciéndolo flotar en el condensado que llena la trampa. 
Cuando falta vapor en la planta
inferior de la trampa y la válvula B está totalmente abierta
aire descarga a través de un pequeño orif
superior del balde. El condensado entra en la trampa por E y el 
nivel de agua aumenta tanto en el interior como en el exterior 
del balde. Esta permanece en la parte inferior con lo
puede pasar a través de la válvula abierta B.
llega a la trampa, entra en el balde y lo bace flotar, cerrandola 
válvula B mediante un sistema de palanca. El vapor contenido 
en el balde escapa lentamente por
tiempo va condensando. Si sigue llegando vapor la t
permanece cerrada, pero si llega más condensado llega un 
momento en que el balde ya no puede flotar, vuelve a s
posicion inferior, la válvula abre y el condensado sale. 
de los Servicios Auxiliares 
13 
venteo 
termostático permite la salida del 
aire, evitando que la trampa se 
El condensado llega a la trampa, 
elevándose el flotante y el 
mecanismo de palanca abre la 
válvula de salida. El condensado 
caliente cierra el venteo. El 
condensado descarga en forma 
continua. 
Cuando llega vapor a la trampa, 
la válvula principal cierra. La 
válvula se encuentra siempre 
debajo del nivel de agua evitando 
pérdidas de vapor vivo.
Trampa de balde invertido 
La fuerza de operación la proporciona el vapor que entra en el 
balde haciéndolo flotar en el condensado que llena la trampa. 
a, el balde A está en la parte 
inferior de la trampa y la válvula B está totalmente abierta. El 
aire descarga a través de un pequeño orifiio C en la parte 
del balde. El condensado entra en la trampa por E y el 
nivel de agua aumenta tanto en el interior como en el exterior 
Esta permanece en la parte inferior con lo que el agua 
puede pasar a través de la válvula abierta B. Cuando el vapor 
llega a la trampa, entra en el balde y lo bace flotar, cerrando la 
válvula B mediante un sistema de palanca. El vapor contenido 
en el balde escapa lentamente por el orificio C y al mismo 
tiempo va condensando. Si sigue llegando vapor la trampa 
rada, pero si llega más condensado llega un 
momento en que el balde ya no puede flotar, vuelve a su 
lvula abre y el condensado sale. 
 
de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
 
Cuando llega vapor a la trampa, 
la válvula principal cierra. La 
válvula se encuentra siempre 
debajo del nivel de agua evitando 
pérdidas de vapor vivo. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
14 
 
 
El condensado llega a 
la trampa y forma un 
sello de agua. El peso 
del balde mantiene a la 
válvula abierta. El 
condensado fluye 
desde debajo de la 
trampa y sale. 
Cuando ingresa el 
vapor, el balde se 
eleva haciendo 
elevar el 
mecanismo de 
palanca, cerrando 
la válvula. 
Parte del vapor 
atrapado condensa y 
parte sale por el 
orificio de venteo. El 
peso del balde hará 
que la válvula se aleje 
de su asiento 
repitiendo el ciclo. 
El orificio de venteo 
en el balde hará que 
se acumule aire en 
la parte superior de 
la trampa. El 
orificio, por ser 
pequeño ventea el 
aire lentamente. 
Puede requerirse un 
venteo separado. 
 
Ventajas 
� Robustas. 
� Resisten golpes de ariete. 
 
Desventajas 
� No resisten bien las heladas. 
� No eliminan bien el aire. 
� Pueden perder el sello de agua. 
 
Trampa para vapor bimetálica 
El movimiento de la válvula se obtiene por el pandeo de una lámina compuesta de dos metales que se 
dilatan una cantidad diferente cuando se calientan. 
 
Un extremo de la misma está fijo al cuerpo de la trampa, mientras que el otro está conectado a la válvula. 
Aire y condensado pasan libremente a través de la válvula abierta hasta que el elemento bimetálico se 
aproxima a la temperatura del vapor. Cuando la alcance, el extremo libre, se curvará hacia abajo y cerrará 
la válvula. La trampa permanecerá cerrada hasta que el cuerpo se llene de condensado suficientemente 
frio para que permita al elemento bimetálico recuperar la posición inicial y abrir la válvula. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
15 
 
 
 
 
Ventajas 
� Elimina aire. 
� Resisten heladas y golpes de ariete. 
� Amplio margen de presiones. 
� Descarga a temperatura inferior al vapor, 
aprovechando el calor sensible. 
 
Desventajas 
� Poca rapidez a cambios de caudal o presión. 
 
Trampa termodinámica 
Consiste en un cuerpo A, una tapa B y un disco libre C. este disco es la única pieza móvil de la trampa. 
En la parte superior del cuerpo se mecaniza una hendidura anular con unos resaltes interior D y exterior E 
que constituyen el asiento del disco. Las caras del asiento y el disco se mecanizan planas con el fin de que 
éste asiente sobre el anillo interior y el exterior al mismo tiempo. Por esta razón la entrada F queda 
aislada de la salida G lo cual es esencial si se quiere lograr un cierre perfecto. En el arranque el aire y el 
condensado frio alcanzan la trampa y pasa a través del orificio de entrada F. el disco C es empujado hacia 
arriba hasta que se apoya en el resalte H de la tapa. El aire y el condensado fluyen radialmente hacia el 
exterior a través del espacio comprendido entre los anillos de asiento D y E y descargan por el orificio G. 
 
 
Disco de trampa. 
 
 
Trampa termodinámica típica. 
 
Asiento de trampa. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
16 
 
La temperatura del condensado aumenta de una forma 
gradual y al descargar libremente se forma cierta cantidad 
de vaporizado. La mezcla resultante fluye por la parte 
inferior del disco y puesto que el vapor tiene un volumen 
muy superior al del peso correspondiente de condensado, 
la velocidad de salida aumenta a medida que la 
temperatura del condensado aumenta. El disco empieza a 
descender y se acerca a los anillos asiento. Al bajar, el 
revaporizado puede pasar entre el disco y la tapa de la 
trampa y entra en la cámara de control. Este revaporizado 
ejerce una presión estática sobre la totalidad de la 
superficie del disco. 
Cuando esta presión es suficiente para vencer la del fluido 
a la entrada, que actúa sólo en la parte central del disco, 
éste cae definitivamente y se apoya en los anillos asiento, 
evitando cualquier flujo a través de la trampa. El disco 
permanece firmemente apretado contra su asiento hasta que se condensa el revaporizado de la cámara de 
control debido a la transferencia de calor a la atmósfera y al cuerpo de la trampa. Con esto disminuye la 
presión que actúa en la parte superior del disco permitiendo que sea empujado de nuevo por la presión de 
entrada. 
 
Acción de cierre de una trampa termodinámica. 
 
Trampa termodinámica en posición de cerrada. 
 
1) Al comienzo, la presión 
entrante eleva el disco. El 
condensado frío es 
descargado 
inmediatamente. 
 
2) El condensado caliente que 
fluye a través de la trampa 
libera vapor flash. La alta 
velocidad provoca baja 
presión debajo del disco 
haciendo que apoye en su 
asiento. 
Simultáneamente la presión 
del vapor flash creada en la 
cámara sobre el disco fuerza a 
éste hacia abajo oponiéndose 
a la presión del condensado 
que llega. 
3) El disco asiente en 
el anillo interior y 
cierra la entrada. El 
disco también se 
asienta en el anillo 
exterior y mantiene la 
presión en la cámara. 
4) La presión en la 
cámara disminuye 
debido a la condensación 
del vapor flash y el disco 
se eleva. Luego, el ciclo 
se repite y el condensado 
circula libremente a 
través de la trampa. 
 
 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
17 
 
Ventajas 
• Amplia gama de presiones. 
• Robustas, compactas. 
• Resisten golpes de ariete, vapor recalentado y heladas. 
• Fácil verificación y mantenimiento. 
• Normalmente fallan en posición abierta. 
 
Desventajas 
• No son buenas eliminadoras de aire. 
 
Aprovechamiento del revaporizado 
Cuando un condensado caliente y a presión es descargado a una presión más baja, su temperatura alcanza 
muy rápidamente la del punto de ebullición. El excedente de calor se utilizacomo entalpía de evaporación 
de parte del condensado. El condensado de alta presión recuperado de los procesos que usan vapor puede 
producir revaporizado que se puede volver a usar en procesos que requieren presiones más bajas. 
El condensado contiene entre el 3 y el 15% de la energía del vapor del que procede mientras que la 
energía contenida en el revaporizado está entre el 10 y el 40% de la energía contenida en el condensado. 
No aprovecharlo supone una pérdida de energía de hasta el 15%. 
La solución para el aprovechamiento del revaporizado es la instalación de un depósito flash. 
Mediante esta medida se 
aprovecha el calor 
existente en el 
revaporizado por lo que 
se minimiza el consumo 
de combustible. 
El sistema actúa como 
recolector, separador y 
distribuidor, ya que al 
ingresar el revaporizado 
parcial se separa, saliendo 
el vapor por la abertura 
superior hacia un lugar 
preestablecido, el 
condensado restante, se 
descarga a través de un 
filtro y una trampa hacia 
la tubería que conecta con 
el tanque receptor de 
condensado en la sala de 
la caldera. 
 
Tanque flash. 
Retorno del condensado 
Hay diversas razones que demuestran que el condensado no debe ser mandado al desagüe. Una de ellas es 
el calor que contiene incluso después de haberse aprovechado el revaporizado. Se puede utilizar como 
agua caliente de proceso, pero la mejor solución es devolverlo al tanque de alimentación de caldera donde 
puede ser utilizado sin necesidad de tratamiento con lo que se ahorra combustible, agua de reposición y 
los costos de tratamiento. 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
18 
 
La figura muestra la formación del vapor a 10 bar relativos cuando se suministra a la caldera agua fría a 
10ºC. la zona inferior, con rayas onduladas, indica la entalpía que contiene el agua fría. Se deben añadir 
740 kj/kg de energía calorífica para alcanzar la temperatura de saturación a la presión de 10 bar. La otra 
figura muestra la formación de vapor a la misma presión en una caldera a la que alimentamos con agua a 
70ºC. la entalpía del agua fría es superior con lo que sólo se deben añadir 487 kj/kg para alcanzar la 
temperatura de saturación. Esto representa un ahorro de combustible del 9,2%. 
 
Formación de vapor a 10 bar, agua de alimentación a 10ºC. Formación de vapor a 10 bar, agua de alimentación a 70ºC. 
 
Elevación del condensado 
Aunque el condensado es susceptible de ser elevado por la presión del vapor, después de ser drenado es 
conveniente que pueda salir por gravedad. Muy pocas veces es posible devolver el condensado por 
gravedad hasta el tanque de alimentación. Por esta razón es conveniente llevar el condensado hasta un 
tanque, desde el que es bombeado hasta la sala de calderas. 
La bomba que puede ser utilizada para este cometido es la que opera con vapor o con aire comprimido. 
La figura muestra una instalación correcta de una bomba de esta tipo. 
 
Instalación de una bomba automática. 
 
 
Tecnología de los Servicios Auxiliares Raúl Bernal 
19 
 
Funcionamiento 
Cuando no hay líquido en la bomba, el flotante C se encuentra es su posición inferior. De esta forma la 
válvula de admisión de vapor J se encuentra cerrada y la válvula de alivio K abierta. A medida que entra 
liquido a la bomba por A, el flotante sube y acciona el mecanismo articulado E, el cual tensiona los 
resortes G. 
Cuando el flotante alcanza el punto superior, la energía acumulada en los resortes se libera 
instantáneamente, haciendo que el brazo H acciones la válvula L. esto produce la apertura de la válvula de 
retención M. la válvula A permanece cerrada durante la descarga. A medida que el flotante baja el 
proceso se repite en forma inversa. 
 
Bomba elevadora de condensado. 
 
 
Bibliografía: 
Calderas y accesorios (1) – Spirax-Sarco 
Curso de vapor 1 (1) – Spirax-Sarco 
Curso de vapor 2 (1) – Spirax-Sarco 
Curso de vapor 3 (1) – Spirax-Sarco 
Curso de vapor 4 (1) – Spirax-Sarco 
Distribución de vapor (1) – Spirax-Sarco 
http://www.aguamarket.com 
http://ingenieriaelectricagaby.blogspot.com.ar