Purgadores mecanicos

Dentro de este grupo tenemos 2 tipos básicos, con dos variantes cada uno de ellos:

De Boya Cerrada.

- Con Boya Libre.
- Con Boya y Palanca.

De Cubeta.

- De cubeta Abierta.
- De Cubeta Invertida.

Como introducción al funcionamiento de estos aparatos, describiremos sus tipos más elementales, para mostrar el funcionamiento de cada una de las partes de este tipo de purgadores.

PURGADOR MECÁNICO DE BOYA CERRADA

En algunos casos a este tipo se le conoce como purgador de flotador, o simplemente de boya. Pero hay dos clases; de boya libre (poco utilizado) y el de boya y palanca.

Cada fabricante tiene un diseño particular, por lo que estos purgadores varían mucho en tamaño y en forma exterior, pero interiormente todos se basan en el mismo principio. Un ejemplo simple del principio de funcionamiento lo tenemos en los depósitos de agua. Existe un flotador unido a un brazo de metal, al final del cual hay una válvula, el flotador se eleva y cae con el nivel del agua y mediante este movimiento se cierra, o se abre la válvula, controlando de esta manera la cantidad de agua que entra en el deposito.

PURGADOR MECÁNICO DE BOYA LIBRE

El ejemplo más simple de un purgador de flotador libre es el de la figura adjunta. pero su uso no es muy corriente dado sus inconvenientes. Cuando el nivel del condensado dentro del cuerpo del purgador alcanza su nivel más bajo, el flotador B descansa sobre C, tapando por completo la válvula de salida D. Cuando llega más condensado a través del orificio "A", el nivel del condensado aumenta y el flotador "B" es levantado de su punto de reposo, "C", dejando libre el orificio “D” el cual permite que el condensado sea evacuado, pasando libremente a través del orificio "D", que taponaba el flotador, el cual actuaba como válvula de obturación, evitando así la pérdida de vapor.

La acción de este tipo de purgador es de descarga continua, ya que depende de la cantidad de condensado que reciba el purgador, que el flotador abra totalmente el orificio “D”, o solamente en parte.

Si el flujo de condensado disminuye, también lo hará el nivel de agua en el purgador, y el flotador empezara a tapar la salida "D"; cuando se ha descargado todo el condensado, el flotador cierra completamente el orificio, evitando cualquier pérdida de vapor; este desplazamiento del flotador, permite una descarga continua, o modulada, en función de la cantidad de condensado que llega al purgador.

VENTAJAS DE ESTE TIPO; al no tener mecanismos que trabajen, es difícil que se deteriore, por lo que se mantenimiento es muy económico.

INCONVENIENTES DE ESTE TIPO; el orificio de salida “D” está a un nivel inferior, respecto al orificio “A” de entrada, lo que proporciona un tapón de agua a través del cual no se puede escapar el vapor. Pero también significa que el aire no podrá salir y éste es un grave inconveniente.

Para evacuar el aire es necesario instalar una válvula de mano, como muestra se muestra en el siguiente dibujo.

Otro inconveniente es que resulta difícil ajustar el flotador, para que el orificio “D” quede perfectamente cerrado.

PURGADOR MECÁNICO DE BOYA Y PALANCA

La figura adjunta muestra un ejemplo de ente tipo de purgador de descarga continua, como evolución del diseño primitivo, en la cual se ve el interior de un purgador de flotador y palanca, en el que entra condensado a través del orificio “A”; con el flotador en su posición más baja.

Cuando entre más condensado, se elevara el flotador “B” y el brazo, o palanca “C”, accionara la válvula “D”. De esta manera, el flotador acciona gradualmente a la válvula y permite la descarga del agua a través del orificio de salida.

Si el condensado entra en el purgador, más rápidamente de lo que sale, el flotador seguirá subiendo y el brazo abrirá más la válvula y permitirá salir mayor cantidad de condensado, hasta que llegue al límite superior de su carrera. Si estando el flotador en este punto, la cantidad de condensado que entra por A es superior a la que sale, el purgador es pequeño para el trabajo a realizar. Si el purgador es de tamaño adecuado, el flotador llegará a un punto en que se quedará quieto. Esto sucede cuando la cantidad de condensado que sale, es igual a la que entra por A.

La posición del obturador del orificio de salida “D”, varia de acuerdo con el nivel del condensado en el cuerpo del purgador, proporcionando una descarga continua y modulada de liquido, para cualquier caudal que no sea superior a la capacidad máxima del purgador. Si la carga de condensado disminuye y el vapor llega al purgador, el flotador “B” bajará hasta su posición inferior; el obturador se apoyara en su asiento impidiendo la salida del vapor.

Como en el caso anterior, la salida "D" está por debajo de la entrada "A"; esto proporciona un sello de agua que impide la salida de vapor; este sello tiene un efecto negativo, ya que impide la salida de aire del sistema a través del orificio principal “D”; por esta razón, cada vez que deja de llegar vapor al purgador, se debería accionar la válvula manual "E" para permitir la salida, o purga del aire, una solución a esta desventaja es la que se muestra en la figura adjunta en la cual puede apreciarse la evolución comercial del diseño.

El mecanismo del flotador es básicamente el mismo que en el ejemplo anterior, pero la válvula manual ha sido reemplazada por un elemento termostático "E" (del cual se dará una explicación más detallada, más adelante), que funciona de forma automática, permitiendo la eliminación del aire.

El funcionamiento del elemento termostático es el siguiente; la válvula "F" está totalmente abierta cuando el purgador está frío, con lo que el aire descarga perfectamente en el arranque; tan pronto como el vapor llega al purgador, el elemento "E" se expansiona por efecto de la temperatura y empuja el cierre "F" contra su asiento "G" con lo cual el vapor no puede escapar; si durante el periodo de operación entra aire en el purgador, este quedará acumulado en la parte alta; su efecto de enfriamiento provocará que el elemento termostático se contraiga, permitiendo nuevamente la descarga del aire. Con este dispositivo no hay ninguna posibilidad de que el aire entorpezca el buen funcionamiento del purgador y, además la eliminación del aire se efectúa automáticamente.

Aunque el aporte de condensado (sin vapor) sea muy elevado, el agua no debe descargar a través del cierre que controla el elemento termostático; si ocurre, significara que el purgador está mal dimensionado para el caudal a eliminar.

Si el condensado y el vapor llegan juntos al purgador, solamente quedará abierta la válvula del orificio de salida, sin posibilidad de que haya fugas de vapor, ya que la válvula está por debajo del nivel del agua y ésta actúa de sello para el vapor; como hay vapor en el purgador el termostato está dilatado y la válvula permanece cerrada, lo que evita que haya pérdidas de vapor.

Cuando llega solamente vapor, el nivel del agua dentro del purgador es mínimo. Por ello el flotador está en su punto más bajo, empujando la válvula de salida de condensado contra su asiento. La válvula de salida de aire permanece cerrada, por lo que no hay ninguna fuga de vapor.

Si en un momento determinado llega aire al purgador, éste se acumulara en la parte alta, el aire enfriará el termostato y, al contraerse este, permite la descarga del aire. No debe olvidarse nunca la presencia del aire en todas las instalaciones de vapor, y la necesidad imperiosa de eliminarlo.

Las características de operación de este tipo de purgadores, son las siguientes:

Admite perfectamente cambios bruscos de presión.
Funciona igual en condiciones de puesta en marcha (gran cantidad de condensado), que en condiciones normales de trabajo de la instalación (pequeña cantidad de condensado); es decir, la capacidad de descarga, es la misma en frío y caliente.
Permite rápidamente venteo del aire, ya que lo elimina automáticamente por el orificio a través del orificio que sella el termostato.
Algunas marcas comerciales disponen de modelos de este tipo adecuados para:
Aquellos trabajos donde la velocidad de transmisión de calor es grande, en relación con la
superficie de calefacción.
Utilizarse en aquellos puntos en los que el condensado ha de ser elevado.
Máquinas que llevan regulación proporcional de temperatura.
No todos los purgadores de flotador son adecuados para estas condiciones de trabajo.
El flotador y el elemento termostático pueden ser afectados por golpes de ariete, o por condensado que tenga sustancias corrosivas.
No acepta el vapor sobrecalentado, a menos que se prescinda del eliminador de aire termostático.
Existe un inconveniente común a todos los purgadores del tipo mecánico y es que el diámetro del orificio de salida está en relación con la fuerza del flotador y con la presión del vapor. El peso del flotador es constante, por lo que a mayor presión del vapor, el orificio de salida ha de ser menor. Esto significa que los purgadores mecánicos han de tener diferentes tamaños de orificios, o válvulas para las diferentes presiones. Cada diámetro de válvula es adecuado solamente para una gama limitada de presiones. Por ejemplo el orificio de descarga mayor corresponde a presiones inferiores a 1,4Kg/cm², y el diámetro menor a presiones entre 8,5 Kg/cm² y 14 Kg/cm².
No es recomendable, si hay riesgo de heladas. si están expuestos a la intemperie es conveniente protegerlos con aislante.
No soporta el golpe de ariete, porque puede partirse la boya.
Pueden dar problemas de desgaste las partes mecánicas y el elemento termostático.

PURGADOR MECÁNICO DE CUBETA

En este tipo, la válvula es accionada por una cubeta y no por un flotador. Se conocen con este nombre los purgadores en los que la cubeta está colocada con su parte abierta hacia arriba, ya que los que tienen la cubeta con su parte abierta hacia abajo se denominan purgadores de boya invertida.

Para dar una idea de los purgadores de cubeta, podemos efectuar experimento muy simple y posiblemente se comprenderá más fácilmente el principio de funcionamiento de estos purgadores. Para efectuarlo necesitamos una taza, a ser posible sin asa y un recipiente.

Se llena de agua el recipiente hasta su mitad, se coloca la taza encima del agua y se vera que flota. A continuación se sujeta la taza con un dedo para que no pueda seguir subiendo y se pone más agua en el recipiente. Al subir de nivel el agua entra dentro de la taza y cuando se llena cae pesadamente al fondo. Esto es lo que sucede exactamente en un purgador de cubeta.

PURGADOR MECÁNICO DE CUBETA ABIERTA

El purgador contiene una cubeta abierta por su parte superior, (sustituye a la boya), para cerrar el orificio de salida “E”; la cubeta flotará en el condensado cuando esté vacía pero caerá por su propio peso cuando se llene de condensado; unida a la cubeta "A" va una varilla "B" a la que se sujeta el cierre (válvula) "C" la varilla y el obturador están en el tubo "D" abierto por su parte baja; en la parte alta del tubo se encuentra el orificio de salida “E” en el que asienta el obturador “C”.

El funcionamiento es el siguiente; cuando el condensado entra por "F", en primer lugar llena el cuerpo del purgador por el exterior de la cubeta, esta flota y la cubeta, al flotar, arrastra hacia arriba al eje “B” del obturador de la válvula “E”, cerrándola, al apoyarse contra su asiento, por ello la cubeta no puede elevarse más, pero si sigue entrando condensado en el purgador, el nivel de este sigue aumentando, y penetra dentro de la cubeta, empezando a llenarla, cuando está suficientemente llena, el peso interior provoca que la cubeta baje hasta el fondo del purgador, abriendo el cierre del orificio “E”; la presión del vapor empuja al condensado a través del tubo central hasta que la cubeta pueda volver a flotar; y se repita el ciclo; de esta descripción del funcionamiento se deduce que los purgadores de este tipo tienen descarga intermitente.

Las características de operación de este tipo de purgadores, son las siguientes:

Son muy robustos y tienen pocos mecanismos en su interior, por lo que es difícil que se deterioren.
Pueden utilizarse para altas presiones.
Resisten los golpes de ariete y la corrosión mejor que cualquier otro tipo de purgador mecánico.
No dispone de purga de aire, es conveniente situar una válvula de salida para el aire en la parte
superior, de carácter termostático.
Puede ser dañado por las heladas, al retener condensado en su interior.
Son grandes y pesados.

PURGADOR MECÁNICO DE CUBETA INVERTIDA

En este caso, la fuerza para el funcionamiento la proporciona el vapor que entra en la cubeta haciéndola flotar sobre el condensado. Si se realiza otro experimento con la taza y el recipiente ya citados, se comprenderá fácilmente, el funcionamiento de este tipo de purgador.

Llenemos el recipiente de agua y coloquemos la taza cuidadosamente, pero en su parte abierta mirando hacia el agua. Empujemos la taza hacia el fondo del recipiente, notaremos que la taza se resiste a penetrar en el agua haciendo fuerza hacia la superficie. Si suprimimos nuestro empuje, la taza tiende a subir. Esta fuerza ascendente la proporciona el aire que hay dentro de la taza, al que no se permite salir. En el purgador de boya invertida este efecto lo proporciona el vapor.

Conviene que se complete el experimento para comprobar la importancia que tiene el aire, que como se ha indicado ocupa los espacios destinados al vapor. Si se pone de nuevo la taza en la misma posición, pero en lugar de mantener presión uniforme, se ladea la taza, se puede comprobar que el aire que hay dentro escapa con una burbuja. Si se deja escapar todo el aire del interior, la taza cae al fondo del recipiente.

El aire que ha salido del interior de la taza, es el que en muchos casos puede bloquear a un purgador y evitar que trabaje correctamente.

Cuando no hay vapor, la cubeta "A" está en la parte baja y la válvula "B" está totalmente abierta; el aire descarga a través del orificio "C"; el condensado entra por "E" y el nivel del condensado sube tanto en el interior como el exterior de la cubeta. La cubeta permanece en la parte inferior del purgador, con lo que el condensado puede pasar a través de la válvula "B".

Cuando se da vapor en la instalación, la boya A, está en su parte más baja. La válvula B, (que es accionada por el movimiento de la boyal por medio de una palanca) está completamente abierta. El aire es eliminado a través de un pequeño orificio en la boya, marcado C, y expulsado con fuerza por la presión del condensado que está entrando en el purgador. Después de pasar por C, se descarga por B y sale al exterior. En el momento en el que el condensado penetra en el purgador por E, el nivel del agua sube en el purgador, dentro y fuera de la boya, esta permanece aún en su posición más baja y mantiene completamente abierta la válvula. El purgador se llena de condensado y éste sale al exterior a través de B.

Cuando el vapor entra dentro de la boya, desaloja el condensado y la hace flotar (recuérdese que el aire de la taza proporcionaba una fuerza hacia arriba, impidiendo que se fuera al fondo). Este movimiento ascendente acciona la válvula B, bloqueándola. De esta manera, el vapor no puede escapar y se condensa en parte; en el momento en que vuelve a entrar condensado en el purgador, el vapor que no se ha condensado en la boya, sale a través de C, y hace que la boya caiga, provocando la apertura de la válvula, que permite salir al condensado.

Debido a lo expuesto, este purgador es de descarga intermitente.

Las características de operación de este tipo de purgadores, son las siguientes:
Las partes mecánicas de este purgador son muy simples y es difícil que se averíen.
Se puede utilizar con altas presiones y con vapor recalentado.
No soporta el golpe de ariete, a menos que sean excepcionalmente fuertes, no todos los fabricantes coinciden en este aspecto.
Elimina el aire (ventaja), pero lo hace muy lentamente (inconveniente).
El tipo de descarga es cíclico.
La capacidad de descarga, es la misma en frío y caliente.
Si se hiciera mayor el orificio C, para permitir la salida del aire más rápidamente se dejaría también escapar mucho vapor y el funcionamiento del purgador sería antieconómico.
No responde bien a las variaciones de presión y caudal.
Se suministra con diferentes gamas de presión (como el de boya cerrada).
Los purgadores de boya invertida pueden perder el sello de agua cuando trabajan con vapor recalentado ello es debido a la sobretemperatura del vapor. En este caso también es conveniente instalar la válvula de retención antes del purgador.
No acepta el riesgo de heladas, por lo que no debe montarse a la intemperie.
Es critica la elección de un determinado calibre de orificio, por su estrecho rango, de acuerdo con la presión y capacidad requerida.
Permite la salida del vapor, en cada ciclo de descarga.
Si se presenta un repentino descenso en la presión del vapor, este purgador puede perder el sello de agua, que necesita para que la boya flote cuando llega vapor. Al perder el sello de agua, la válvula queda abierta y el vapor se escapa por ella libremente.

El motivo por el cual un descenso de la presión puede hacer desaparecer el sello de agua, es el siguiente; un descenso brusco de la presión hará que parte del condensado que hay en el purgador se revaporicé Esto hace que el agua que está alrededor de la boya se convierta en vapor y se escape. Entonces la boya cae y se abre la válvula. En este momento, si la velocidad de salida del vapor por la válvula es mayor que la velocidad de llegada del condensado, el agua no puede llenar el fondo del purgador y hacer que flote la boya. Si en una instalación determinada tienen lugar importantes variaciones de presión y hay instalados purgadores de boya invertida, será conveniente colocar una válvula de retención antes de cada purgador.

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