Le trappole per vapore meccaniche funzionano sfruttando la differenza di densità tra vapore e condensa. Sono in grado di gestire grandi volumi di condensa in modo continuo e sono adatte a un'ampia gamma di applicazioni di processo. Tra le tipologie si annoverano le trappole per vapore a galleggiante e a secchiello invertito.

Scaricatori di vapore a galleggiante (scaricatori di vapore meccanici)

Le trappole a galleggiante funzionano rilevando la differenza di densità tra vapore e condensa. Nel caso della trappola mostrata nell'immagine a destra (una trappola a galleggiante con valvola di sfiato), la condensa che raggiunge la trappola fa sollevare il galleggiante, sollevando la valvola dalla sua sede e provocando lo sfiato.

Le trappole moderne utilizzano sfiati regolatori, come mostrato nella foto a destra (Trappole a galleggiante con sfiati regolatori). Ciò consente il passaggio iniziale dell'aria mentre la trappola gestisce anche la condensa.

Lo sfiato automatico utilizza un gruppo di membrana a pressione bilanciata simile a una trappola per vapore regolatrice, situato nella zona del vapore al di sopra del livello della condensa.

Quando l'aria iniziale viene rilasciata, la valvola rimane chiusa finché, durante il normale funzionamento, non si accumulano aria o altri gas non condensabili che vengono poi aperti abbassando la temperatura della miscela aria/vapore.

Lo sfiato del regolatore offre l'ulteriore vantaggio di migliorare significativamente la capacità di condensazione durante gli avviamenti a freddo.

In passato, in presenza di colpi d'ariete nel sistema, lo sfiato del regolatore presentava un certo grado di debolezza. Se il colpo d'ariete era intenso, persino la sfera poteva rompersi. Tuttavia, nei moderni filtri a galleggiante, lo sfiato può essere costituito da una capsula compatta e molto resistente interamente in acciaio inossidabile, e le moderne tecniche di saldatura utilizzate sulla sfera rendono l'intero galleggiante molto robusto e affidabile anche in situazioni di colpo d'ariete.

Per certi aspetti, la trappola termostatica a galleggiante è quanto di più simile a una trappola per vapore perfetta. Indipendentemente dalle variazioni di pressione del vapore, questo verrà scaricato il prima possibile dopo la formazione della condensa.

Vantaggi delle trappole per vapore termostatiche a galleggiante

La trappola scarica continuamente la condensa alla temperatura del vapore. Ciò la rende la scelta ideale per applicazioni in cui la velocità di trasferimento del calore della superficie riscaldata è elevata.

Gestisce carichi di condensa grandi o piccoli in egual misura e non risente di ampie e impreviste fluttuazioni di pressione o portata.

Fintanto che è installato uno sfiato automatico, la trappola può sfiatare liberamente l'aria.

Considerando le sue dimensioni, si tratta di una capacità eccezionale.

La versione con valvola di sblocco del blocco vapore è l'unica trappola completamente adatta a qualsiasi blocco vapore resistente al colpo d'ariete.

Svantaggi delle trappole per vapore termostatiche a galleggiante

Sebbene non siano suscettibili quanto le trappole a secchiello rovesciato, le trappole a galleggiante possono essere danneggiate da bruschi cambiamenti di fase e, se installate in un luogo esposto, il corpo principale dovrebbe essere isolato e/o integrato con una piccola trappola di scarico secondaria a regolazione.

Come tutte le trappole meccaniche, è necessaria una struttura interna completamente diversa per funzionare in un intervallo di pressione variabile. Le trappole progettate per funzionare a pressioni differenziali più elevate hanno orifizi più piccoli per bilanciare la spinta di galleggiamento del galleggiante. Se la trappola è sottoposta a una pressione differenziale superiore al previsto, si chiuderà e non lascerà passare la condensa.

Trappole per vapore a secchiello invertito (Trappole per vapore meccaniche)

(i) Il barile si incurva, staccando la valvola dalla sua sede. La condensa scorre sotto il fondo del secchio, lo riempie e defluisce attraverso l'uscita.

(ii) L'arrivo del vapore fa galleggiare il barile, che quindi si solleva e chiude l'uscita.

(iii) La trappola rimane chiusa finché il vapore nel secchio non condensa o non fuoriesce attraverso il foro di sfiato fino alla parte superiore del corpo della trappola. A quel punto si abbassa, sollevando la maggior parte della valvola dalla sua sede. La condensa accumulata viene scaricata e il ciclo è continuo.

In (ii), l'aria che raggiunge la trappola all'avvio fornirà la spinta di galleggiamento alla benna e chiuderà la valvola. Lo sfiato della benna è importante per consentire all'aria di fuoriuscire verso la parte superiore della trappola per essere poi scaricata attraverso la maggior parte delle sedi delle valvole. Con piccoli fori e piccoli differenziali di pressione, le trappole sono relativamente lente nello sfiatare l'aria. Allo stesso tempo, l'aria deve passare attraverso (e quindi sprecare) una certa quantità di vapore affinché la trappola funzioni dopo che l'aria è stata eliminata. Sfiati paralleli installati all'esterno della trappola riducono i tempi di avvio.

Vantaggi diTrappole per vapore a secchio invertito

La trappola per vapore a secchio rovesciato è stata progettata per resistere alle alte pressioni.

Simile a un'esca a vapore termostatica galleggiante, è molto resistente alle condizioni di colpo d'ariete.

Può essere utilizzato sulla linea del vapore surriscaldato, aggiungendo una valvola di non ritorno sulla scanalatura.

La modalità di guasto a volte è aperta, quindi è più sicura per le applicazioni che richiedono questa funzionalità, come il drenaggio delle turbine.

Svantaggi delle trappole per vapore a secchio invertito

Le dimensioni ridotte dell'apertura nella parte superiore del secchio fanno sì che questa trappola per l'aria permetta lo sfiato molto lentamente. L'apertura non può essere allargata, altrimenti il ​​vapore passerebbe troppo velocemente durante il normale funzionamento.

Nel corpo della trappola deve esserci acqua a sufficienza per garantire la tenuta stagna attorno al bordo del secchio. Se la trappola perde la sua tenuta idraulica, il vapore viene disperso attraverso la valvola di scarico. Questo può accadere spesso in applicazioni in cui si verifica un improvviso calo di pressione del vapore, che provoca la "vaporizzazione" di parte della condensa presente nel corpo della trappola. Il secchio perde galleggiabilità e affonda, permettendo al vapore fresco di fuoriuscire attraverso i fori di sfiato. Solo quando una quantità sufficiente di condensa raggiunge la trappola per il vapore, questa può essere nuovamente sigillata idraulicamente per evitare la dispersione di vapore.

Se in un'applicazione in cui sono previste fluttuazioni di pressione nell'impianto si utilizza una trappola a secchiello invertito, è necessario installare una valvola di non ritorno nella linea di ingresso prima della trappola. Il vapore e l'acqua possono fluire liberamente nella direzione indicata, mentre il flusso inverso è impossibile perché la valvola di non ritorno è premuta contro la sua sede.

L'elevata temperatura del vapore surriscaldato può causare la perdita di tenuta idraulica di una trappola a secchiello rovesciato. In questi casi, una valvola di non ritorno a monte della trappola dovrebbe essere considerata essenziale. Pochissime trappole a secchiello rovesciato sono prodotte con una valvola di non ritorno integrata di serie.

Se una trappola a secchiello rovesciato viene lasciata esposta a temperature prossime allo zero, può danneggiarsi a causa di un cambiamento di fase. Come per i diversi tipi di trappole meccaniche, un isolamento adeguato può ovviare a questo inconveniente se le condizioni non sono troppo rigide. Se le temperature ambientali previste sono ben al di sotto dello zero, esistono molte trappole più potenti che dovrebbero essere attentamente valutate per svolgere il lavoro. Nel caso di una condotta fognaria principale, una trappola termodinamica sarebbe la scelta principale.

Analogamente alla trappola a galleggiante, l'apertura della trappola a secchiello invertito è progettata per sopportare la massima differenza di pressione. Se la trappola è soggetta a una pressione differenziale superiore al previsto, si chiuderà impedendo il passaggio della condensa. Disponibile in diverse dimensioni di orifizio per coprire un'ampia gamma di pressioni.