Selección de Trampas de Vapor: Factor de Seguridad y Costo de Ciclo de Vida

Siguiendo de la sección anterior relativa a los factores físicos que tienen influencia en la selección de la trampa de vapor según su aplicación, esta sección se enfoca en el Factor de Seguridad de la trampa y en la consideración del Costo de Ciclo de Vida (CCV).

¿Qué es el Factor de Seguridad?

El factor de seguridad es un coeficiente usado para seleccionar la capacidad de descarga requerida por la trampa. Ayuda a proveer una zona suplementaria para cuando el volumen de condensado excede los valores calculados/predichos. La carga de condensado estimada siempre debe multiplicarse por el factor de seguridad recomendado para la selección de la trampa.

La siguiente tabla es un resumen de cómo afecta el tipo de trampa al factor de seguridad:

Tipo de Trampa TLV	Factor de Seguridad Mínimo Recomendado
Flotador	1.5
Cubeta	2
Disco	2
Termostática (Elemento-X)	2
Bimetálica	3 a 5

El factor de seguridad es afectado por al menos dos variables: carga de condensado pico y el tiempo relativo de respuesta de la trampa de vapor.

Carga de Condensado Pico

La carga de condensado pico (o máxima) de un equipo va a ser mayor que la carga promedio por muchas razones. El arranque del equipo frío, por ejemplo, típicamente causa cargas de condensado mayores a la operación normal. La carga de condensado puede aumentar drásticamente durante el tiempo en el que el producto entra más frío, en procesos batch.

Para trampas de vapor en tuberías de distribución, cuando una trampa queda bloqueada, la siguiente trampa podría tener que descargar la carga de condensado de dos puntos de drenaje (PDC).

El Valor Numérico del Factor de Seguridad

Los factores de seguridad recomendados por los fabricantes pueden variar entre 1.5 y 5.0, o más. Esto depende de variables como el diseño de la trampa, tabla de capacidad conservadora, características del desgaste del orificio, cuán crítica es la aplicación, etc.

Como la capacidad de descarga de condensado, para las hojas de especificación, es calculada asumiendo descarga continua, algunos tipos de trampa de vapor que operan intermitentemente (on/off) como las de disco y de cubeta invertida, pueden requerir de factores de seguridad mayores para minimizar la acumulación de condensado entre ciclos.

Por otra parte, algunos fabricantes de trampas tienen factores de seguridad recomendados más altos para utilizar orificios de descarga más grandes que reduzcan los problemas de bloqueo. En comparación, las trampas con descarga continua de condensado, como las de flotador, típicamente requieren de un factor de seguridad de 1.5 solamente.

El factor de seguridad también ayuda a compensar cuando una presión diferencial insuficiente impide la descarga de condensado, por ejemplo cuando la contrapresión es elevada.

Por lo anterior, durante la selección de la trampa de vapor es extremadamente importante aplicar el factor de seguridad recomendado por el fabricante después de calcular la carga de condensado de la aplicación, asegurándose que el orificio de la trampa ofrezca suficiente capacidad.

Costo del Ciclo de Vida de la Trampa (CCV)

Las trampas de vapor son una parte esencial y permanente de los sistemas de vapor, y deben de ser seleccionadas de acuerdo a su Costo de Ciclo de Vida (CCV) para ofrecer el menor costo del sistema a largo plazo. Esto significa que el costo de compra debe de ser sólo uno de los factores de decisión al seleccionar la trampa. Otros costos relacionados con mantenimiento, instalación, reemplazo y pérdidas monetarias por la fuga de vapor funcional y por falla, etc. también debe de tomarse en cuenta.

El rápido desgaste de las partes internas como el asiento de la válvula causan que la fuga de vapor aumente con el tiempo, eventualmente provocando el reemplazo prematuro de la trampa. Usualmente, el tiempo de reemplazo está determinado al evaluar el costo del mismo y compararlo con las pérdidas monetarias por la fuga de vapor y otros costos relacionados con la falla de la trampa. Alternativamente, hay algunos diseños de trampa que fugan más vapor que otros aún estando en perfectas condiciones de diseño. Este tipo de trampas deben omitirse desde la fase de diseño de la planta.

El siguiente es un ejemplo de la influencia del Costo de Ciclo de Vida (CCV) en la selección de trampas de vapor. Los modelos A y B son dos tipos diferentes de trampa. El Modelo A tiene mayor costo de compra, pero mayor vida de servicio que el Modelo B.

Ítem	Modelo A	Modelo B
Costos de Compra	$300	$100
Costos de Reemplazo*	$80	$80
Pérdida de Vapor Funcional Inicial	0.05 kg/h	1.0 kg/h
Aumento Anual de la Pérdida de Vapor por Desgaste	0.06 kg/h (por año)	0.4 kg/h (por año)
Vida de Servicio Típica	8 años	3 años

* Costos relacionados con horas-hombre y reemplazo de piezas como empaques, etc.

El Costo de Ciclo de Vida de ambas trampas en un tiempo de 9 años se puede calcular. Asumiendo que ambas se usan 24 horas, 365 días al año con un costo de vapor promedio de $20 por tonelada,. El costo del modelo A es de $1,180 incluyendo los costos de compra y reemplazo en el año 9. El costo estimado del modelo B es de $3,060, incluyendo el costo de compra y reemplazos en los años 4 y 7. A pesar de su bajo costo inicial, el modelo B es 2.4 veces más caro que el modelo A cuando se toma en cuenta el Costo de Ciclo de Vida. Así se muestra la importancia de calcular los costos a largo plazo cuando se selecciona una trampa.

Costo de Ciclo de Vida de Modelo A vs. Modelo B

La confiabilidad / vida de uso, costos de mantenimiento y pérdidas de vapor funcionales o por falla de la trampa son factores económicos importantes al seleccionar el mejor modelo de trampa de vapor.

Selección de Trampas de Vapor: Entendiendo las Especificaciones

Trampas y Orificios #1