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Teoría Básica de Trampas de Vapor
Trampas y Orificios — Parte 2
La discusión de orificios en Trampas y Orificios Parte 1 se enfocó en por qué el diámetro del orificio de la trampa (asiento de la válvula) es mucho mas pequeño que el diámetro de la conexión de la tubería. En la Parte 2, discutiremos el significado del número de orificio de la trampa.
¿Qué es un Número de Orificio?
A primera vista, podría parecer contrario a la intuición que a mayor número de orificio de la trampa, el diámetro del orificio es más pequeño. Es comprensible que esto pueda parecer extraño al principio, pero una mirada más de cerca revelará las razones detrás de esto.
El número de orificio indica la máxima presión diferencial en kg/cm² (bar) al cual la trampa de vapor descargará el condensado. Por ejemplo: un orificio número 10 podría ser usado a 10 kg/cm² (10 bar, 150 psi). El valor mayor de este número es, la mayor presión a la cual el orificio se puede utilizar para manejar el condensado a través de el. A fin de lograr presiones diferenciales de operación mayores, se requieren menores tamaños de abertura. Sin embargo, un orificio menor resulta en una menor capacidad de descarga para cualquier presión diferencial dada.
Fuerzas Actuando para Cerrar y Abrir la Válvula
Cuando pensamos acerca del tamaño de un orificio, tenemos que considerar 2 de las fuerzas que trabajan en el interior de la trampa de flotador libre; la fuerza que actúa para abrir la válvula y la que actúa para cerrarla.
El mecanismo que provoca que la trampa de flotador libre opere es la fuerza de flotabilidad, La Flotabilidad provoca que el flotador—el cual es una válvula por si mismo—se eleve y despues que el flotador se levanta fuera del asiento de la válvula, la válvula estará en posición abierta. En otras palabras, la fuerza de flotabilidad es la fuerza que actúa para abrir la válvula. Si asumimos que el peso específico del condensado es constante, entonces la flotabilidad del flotador está determinada por el volumen de la parte sumergida del flotador. La fuerza de flotabilidad está por tanto en su mayor valor cuando el flotador está completamente sumergido y dado que se utiliza el mismo flotador, no es posible lograr una fuerza mayor que esta para abrir la válvula.
En contraste, la fuerza que actúa para cerrar la válvula es una fuerza creada por el diámetro del orificio y la diferencia entre las presiones antes y despues del orificio. Un ejemplo de esto que es familiar para muchos de nosotros es cuando el agua se descarga fuera de una bañera que utiliza un dren con tapón. Si el tapón está muy cerca de la descarga del agua, algunas veces es succionado cerrando el flujo de agua. Una fuerza idéntica a esta se presenta en el interior de la trampa de flotador libre. La fuerza está representada como la presión x en el área superficial, por lo que si el diámetro del orificio es una constante, tendremos la mayor diferencia en las presiones antes y despues del orificio (la presión diferencial), la fuerza mayor actúa para cerrar la válvula. Por el contrario, si la presión diferencial es fija, entonces a mayor diámetro de orificio mayor es la fuerza que actúa para cerrar la válvula.
Selección del Número de Orificio
Mientras que la fuerza que actúa para abrir la válvula tiene un valor máximo, que está determinado por el tamaño del flotador, como mayor es la fuerza que actúa para cerrar la válvula que puede crecer dependiendo de la presión de operación. La función de trampeo de vapor no puede operar si la válvula se mantiene en la posición cerrada, por lo que es necesario vencer está limitante impuesta por la presión de operación. Es por ello que existen diferentes números de orificio con su variedad de presiones de operación máximas correspondientes.
Relación entre la Capacidad, Presión y Número de Orificio para el Mismo Flotador/Trampa
| Objetivo | Aumentar la Capacidad de Descarga | Aumentar la Presión de Operación Máxima |
|---|---|---|
| Método | Aumentar el diámetro de orificio (número de orificio más pequeño) | Disminuir el díametro de orificio (número de orificio mas grande) |
| Consecuencia | Reducir la presión de operación máxima = Número de orificio menor | Reducir la capacidad de descarga = número de orificio mayor |
De esto se puede ver que, incluso con el mismo modelo de trampa, existen opciones de selección que deben hacerse entre la presión diferencial de operación máxima y la capacidad de descarga. Reduciendo la presión de operación máxima nos permite aumentar la capacidad de descarga para cualquier presión diferencial dada, mientras que reduciendo la capacidad de descarga máxima dispondremos de una presión de operación máxima mas grande.