ELEMENTOS DE EXPANSIÓN

ING ANTONIO FAVIO OSPINO MARTINEZ

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TABLA DE CONTENIDO DEL MODULO

ELEMENTOS DE EXPANSIÓN. 1

1. ELEMENTOS O DISPOSITIVOS DE EXPANSION. 3

1.1. TUBOS CAPILARES. 4

1.1.1. SELECCIÓN DE TUBOS CAPILARES. 6

1.1.2. CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DEL CAPILAR. 7

1.1.3. COMPORTAMIENTO DE CAPILARES ANTE CAMBIOS DE FLUJO Y PRESIONES EN EL SISTEMA 7

1.1.3. COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA ANTE CAMBIOS EN LAS DIMENSIONES DEL CAPILAR. 14

1.1.4. AJUSTE DE CAPILARES. 16

1.2. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS ( VET ) O TXV. 23

1.2.1. INFLUENCIA DE LA PERDIDA DE PRESION EN EL FUNCIONAMIENTO DE LA TXV. 25

1.2.2. TIPOS DE VALVULAS TERMOSTATICAS. 26

1.2.2.1. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA CON COMPENSACIÓN INTERNA. 27

1.2.2.2. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS DE COMPENSACIÓN EXTERNA. 29

1.2.2.3. SELECCIÓN DE VALVULAS EXPANSIÓN TERMOSTATICAS. 31

1.2.2.4. TIPOS DE CARGA EN VALVULAS. 31

1.2.2.5. CARACTERISTICAS FUNCIONAMIENTO DE LA VET. 32

1.2.2.6. EL ORIFICIO EN VALVULAS TERMOSTATICAS. 33

1.2.2.7. AJUSTE DE SOBRECALENTAMIENTO DE EVAPORADOR POR MEDIO DEL TORNILLO DE REGULACION DE LAS VETS. 34

1.2.2.8. DISTRIBUIDORES. 41

1.2.2.9. INSTALACION DE VALVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTATICAS. 42

1.3. VÁLVULAS DE FLOTADOR: 48

1.4. VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA. 49

1.5. VÁLVULA DE EXPANSIÓN DE ACCIONAMIENTO ELECTRICO. 54

1. ELEMENTOS O DISPOSITIVOS DE EXPANSION

La misión de los elementos de expansión es la de disminuir la presión del líquido refrigerante y por ende su temperatura. También se controla, en el mismo proceso, el flujo o paso del mismo. En el elemento de expansión, se incrementa la velocidad el refrigerante haciéndolo pasar por unos conductos pequeños y por consiguiente reduce su presión y temperatura.

Veamos su proceso:

El refrigerante en estado líquido a media temperatura y alta presión entra en la válvula de expansión ( punto A ) y realiza una expansión isoentálpica, donde experimenta una reducción de su presión y temperatura, saliendo en una mezcla en su mayoría líquida y otra parte en forma vapor ( punto B ).

Ver videos:

PROCESO DE EXPANSION DEL CICLO DE REFRIGERACION POR COMPRESION DE VAPOR VISTO EN EL DIAGRAMA Ph

En el proceso de disminución de presión ( IN - OUT ) , que como se observa en el diagrama, ocurre a entalpía constante, es decir; la entalpia del refrigerante a la entrada del elemento de expansión es la misma a la salida del mismo en un sistema ideal. Debido a la misma disminución de presión, se presenta que a la salida del elemento de expansión se presente burbujas de vapor ( Flash Gas ), tal como se observa en el ciclo; por eso es muy importante el subenfriamiento del refrigerante líquido, a medida que se disminuye la presión de baja, más importante es el subenfriamiento. Los diferentes tipos de elementos de expansión son:

· Tubo capilar.

· Válvula de expansión termostática.

· Válvula de expansión automática.

· Válvula manual.

· Válvula de flotador en alta presión.

· Válvula de flotador en baja presión.

· Válvula electrónica.

1.1. TUBOS CAPILARES.

Son dispositivos de expansión aplicados a sistemas de refrigeración de pequeño porte o capacidad. El capilar tiene dos funciones en especial:

· Reducir la presión del refrigerante líquido que sale del condensador.

· Regular la cantidad de flujo que entrará al evaporador

Los tubos capilares se utilizan habitualmente como elementos de expansión en pequeñas instalaciones por las razones siguientes:

· Facilidad de instalación.

· Bajo coste.

· Fiabilidad, no hay piezas en movimiento.

· Permiten la utilización de compresores de bajo par de arranque por el buen equilibrio de presiones.

· Permiten la rápida igualación de presiones entre alta y baja.

Cuando el refrigerante líquido entra dentro del tubo capilar se produce una estrangulación, (aumenta la velocidad y disminuye la presión) debido a esto parte del líquido se evapora al cambiar de presión. Para evitar que se evapore todo el líquido antes de entrar al evaporador se suele soldar junto con la línea de aspiración para evitar que robe calor del exterior.

Cuando ponemos en marcha el compresor empezamos regar el evaporador, se evapora y va avanzando el refrigerante, se suele colocar un termostato en la línea de aspiración antes del compresor para pararlo cuando llegue el refrigerante en estado líquido.

Al parar el compresor todo el refrigerante pasa al evaporador al no haber nada que lo impida y gracias a la diferencia de presiones. Por esta razón no se puede utilizar recipiente en instalaciones con tubo capilar y hay que tener cuidado al dimensionar el filtro ya que este podría hacer de recipiente. Al estar las presiones igualadas el motor arranca sin muchos esfuerzos. Los equipos congeladores suelen llevar un separador de partículas para evitar los golpes de líquido. En la placa de características del equipo ha de llevar el peso de refrigerante que ha de llevar la instalación ya que la carga es crítica. El tubo está calibrado, la potencia frigorífica está en función con el diámetro y la longitud del tubo. La carga exacta para estos equipos es cuando todo el refrigerante está evaporado en el evaporador en el momento en que el compresor está parado. Ajustamos las condiciones de trabajo de los equipos con tubo capilar con la carga de refrigerante. Una carga escasa es causa de una temperatura de evaporación demasiada baja, lo que tiene como consecuencia la disminución del rendimiento frigorífico y por lo tanto aprovechamiento solamente parcial del evaporador. En cambio, una carga demasiado fuerte es causa de una presión demasiado elevada y conduce a la sobrecarga del compresor pudiéndole llegar golpes de líquido.

Los capilares se ajustan en función de su longitud y su diámetro interno. Se reconocen por la dimensión de su diámetro externo.

L: Longitud del capilar

OD - DE: Diámetro externo

ID - DI: Diámetro interno

Las medidas de tubos capilares comerciales están:

NOMENCLATURA	DIÁMETRO EXTERIOR EN mm	DIAMETRO INTERIOR EN mm	DIÁMETRO EXTERIOR EN IN	DIAMETRO INTERIOR EN IN	USO
026	1.82	0.6604	0.072	0.026	NEVERAS
031	2.1	0.7874	0.083	0.031	NEVERAS
036	2.2	0.9144	0.087	0.036	NEVERAS
042	2.36	1.058	0.093	0.042	BOTELLEROS
044	2.76	1.1	0.109	0.044	BOTELLEROS
049	2.51	1.2446	0.099	0.049	BOTELLEROS
050	2.89	1.2700	0.114	0.050	BOTELLEROS
054	2.69	1.3716	0.106	0.054	AIRE ACONDICIONADO
059	2.84	1.5	0.112	0.059	AIRE ACONDICIONADO
064	3.17	1.6255	0.125	0.064	AIRE ACONDICIONADO
070	3.17	1.7780	0.125	0.070	AIRE ACONDICIONADO
075	3.17	1.9050	0.125	0.075	AIRE ACONDICIONADO
080	3.68	2.0320	0.145	0.080	AIRE ACONDICIONADO
085	3.68	2.1590	0.145	0.085	AIRE ACONDICIONADO
090	3.68	2.286	0.145	0.090	AIRE ACONDICIONADO

La nomenclatura del capilar indica el diámetro interior del capilar en milésimas de pulgadas, por ejemplo, el capilar 031, tiene un diámetro interno de 0.031 pulgadas.

1.1.1. SELECCIÓN DE TUBOS CAPILARES

La escogencia de las dimensione de un tubo capilar, son obtenidas generalmente por pruebas del producto, pero para facilitar su escogencia, se presenta a continuación varios programas que nos pueden ayudar en su proceso de selección o escogencia. Por lo general, estos programas requieren de la siguiente información:

· El tipo de refrigerante del sistema.

· La capacidad frigorífica del sistema.

· Los valores de subenfriamientos del sistema.

· Los valores de recalentamientos del sistema.

Ver videos:

SELECCIÓN DE CAPILARES CON EL PROGRAMA DANCAP

SELECCIÓN DE CAPILARES CON EL PROGRAMA TECUMSEH

CALCULO RAPIDO DE CAPILARES CON APLICATIVO PARA MOVIL CAP SECOP SEL EN ANDROID

1.1.2. CARACTERISTICAS DE FUNCIONAMIENTO DEL CAPILAR

Al emplear un capilar en un sistema de refrigeración se tienen las siguientes características de funcionamiento:

· El enfriamiento es constante.

· El flujo de refrigerante es constante y sin interrupciones.

· Al apagar el sistema las presiones de alta y baja tienden a igualarse rápidamente.

· Se emplea con compresores LST y HST.

· Sencillos de construir y baratos.

· Son exclusivos del sistema donde están operando.

· Su ajuste por lo general es por prueba y error.

Ver video:

GENERALIDADES DE LOS CAPILARES EN REFRIGERACION

1.1.3. COMPORTAMIENTO DE CAPILARES ANTE CAMBIOS DE FLUJO Y PRESIONES EN EL SISTEMA

En la siguiente temática vamos a analizar el comportamiento de los capilares ante los cambios de flujos en el sistema y cambios de presiones en los mismos, para ello vamos a iniciar el análisis partiendo de la aplicación de la ecuación de Bernoulli al capilar:

Aplicando la ecuación de Bernoulli a este sistema se tiene que:

( m g Z₁ ) + ( mV₁²/2 ) + ( P₁m/ρ )= ( m g Z₂ ) + ( mV₂²/2 ) + ( P₂m/ρ ) + Pérdidas

Despreciando el cambio de energía potencial y teniendo en cuenta que es el mismo fluido sin cambios de densidad se tiene que:

( V₁²/2g ) + ( P₁/ρg )= ( V₂²/2g ) + ( P₂/ρg ) + Pérdidas

( P₁ – P₂)/ρg = ( V₂²- V₁²)/2g + Pérdidas

De la anterior ecuación se tiene nuestra primera conclusión, que indica que: “los fluidos al ganar velocidad, pierden presión y cuando pierden velocidad incrementan su presión”.

A continuación, vamos a hacer el análisis del flujo de refrigerante que pasa por nuestro sistema:

Si el volumen que entra al tubo en la sección 1 , es el mismo que sale por la sección 2, entonces se cumple lo mismo para el caudal o flujo volumétrico, por tanto:

Q ₁ = Q ₂

Area Sección ₁ * Velocidad ₁= Area sección ₂ * Velocidad ₂

( Diam1²/Diam2² )* Velocidad ₁= Velocidad ₂

( D₁/D₂ )²* V₁= V₂

Lo anterior indica que la velocidad del fluido en la sección 2, en este caso el capilar es mayor si: Mayor es la velocidad el refrigerante en el tubo de liquido y es mayor si mayor es la diferencia entre el diámetro interno del tubo de líquido y el diámetro interno del capilar.

Reemplazando V₂en la ecuación original de Bernoulli:

( P₁ – P₂)/ρg = ( V₂²- V₁²)/2g + Pérdidas

( P₁ – P₂) = ( ρg ) { V₁²[ (( D₁/D₂ )⁴- 1)) /2g ] + Pérdidas }

En conclusión, en un capilar desde el punto de vista del diferencial de presión, se cumple que:

• El diferencial o caída de presión ( P₁ – P₂ ) es mayor si la densidad el fluido es mayor y dicho diferencial es menor si es menor la densidad del fluido.

• El diferencial o caída de presión ( P₁ – P₂ ) es mayor si el flujo de entrada al capilar es mayor y viceversa.

• El diferencial o caída de presión ( P₁ – P₂ ) es mayor si la diferencia entre los diámetros del tubo de entrada ( línea líquido ) el diámetro interno del capilar sea mayor.

• El diferencial o caída de presión ( P₁ – P₂ ) es mayor si hay más longitud de capilar, rugosidades internas del capilar ( pérdidas por fricción ).

A continuación, vamos a analizar el comportamiento del flujo de refrigerante, reemplazando en la ecuación original de Bernoulli y despejando V₁:

( P₁ – P₂)/ρg = ( V₂²- V₁²)/2g + Pérdidas

{ [( P₁ – P₂)/ ρg ] - Pérdidas } = V₁²[ (( D₁/D₂ )⁴- 1)) /2g ]

V₁= [ ( [( P₁ – P₂)/ ρg ] - Pérdidas ) / [ (( D₁/D₂ )⁴- 1) /2g ] ] ^1/2

En conclusión, en un capilar desde el punto de vista del flujo, se cumple que:

• A menor densidad del fluido, es mayor el caudal del mismo y viceversa.

• Si hay mayor longitud de capilar, rugosidades internas del capilar, menor será el caudal de refrigerante ( pérdidas por fricción )

• A mayor diferencial o caída de presión ( P₁ – P₂ ) mayor será el caudal de refrigerante.

• El caudal de refrigerante es menor si la diferencia entre los diámetros del tubo de entrada ( línea de líquido ) y el diámetro interno del capilar sea mayor.

Después del anterior análisis, ante el incremento del flujo en un capilar se tiene:

Ante la reducción del flujo en un capilar, se tiene que:

Ante el aumento en el diferencial de presión se tiene:

Ante la reducción en el diferencial de presión, se tiene:

Ver video:

COMPORTAMIENTO DE CAPILARES ANTE CAMBIOS DE FLUJO DE REFRIGERANTE Y PRESIONES

1.1.3. COMPORTAMIENTO DEL SISTEMA ANTE CAMBIOS EN LAS DIMENSIONES DEL CAPILAR

En la siguiente temática vamos a analizar el comportamiento de los sistemas con relación a las presiones de descarga, presiones de succión y flujo de refrigerante ante los cambios de diámetro y longitud de los capilares, para comenzar el análisis partamos de estas condiciones iniciales del equipo:

Ante una reducción de la longitud del capilar, manteniendo el mismo diámetro interno, se tienen las siguientes consecuencias:

Ante el aumento de la longitud del capilar, manteniendo el mismo diámetro interno, se tienen las siguientes consecuencias:

Ante el aumento del diámetro interno del capilar manteniendo la misma longitud, se tienen las siguientes consecuencias:

Ante la reducción del diámetro interno del capilar manteniendo la misma longitud, se tienen las siguientes consecuencias:

Ver video:

COMPORTAMIENTO DE PRESIONES Y FLUJOS EN UN SISTEMA ANTE CAMBIOS EN LAS DIMENSIONES DE LOS CAPILARES

1.1.4. AJUSTE DE CAPILARES

Los programas de selección ayudan a establecer un diámetro de capilar con una longitud específica para comenzar los ajustes del mismo; por tanto, al colocar este capilar en el equipo, se determinan las presiones de operación, con ese capilar y se pueden presentar dos situaciones:

CASO I: Que se tengan grandes diferencias entre las presiones de operación y las presiones de diseño del equipo. ( Mas de 5 Psig en succión y 10 Psig en descarga ).

Analicemos este primer ejemplo:

En la situación anterior, se requiere incrementar la presión de descarga del mismo, por tanto:

Ejecute la carga de refrigerante con el nuevo capilar de menor diámetro y siga este procedimiento hasta alcanzar las presiones de succión y descarga deseadas, así como los subenfriamientos y sobrecalentamientos requeridos por el sistema.

Analicemos este segundo ejemplo:

En la situación anterior, se requiere incrementar la presión de succión del mismo, por tanto:

Ejecute la carga de refrigerante con el nuevo capilar de mayor diámetro y siga este procedimiento hasta alcanzar las presiones de succión y descarga deseadas, así como los subenfriamientos y sobrecalentamientos requeridos por el sistema.

CASO II: Que se tengan pequeñas diferencias entre las presiones de operación y las presiones de diseño del equipo. ( Menor de 5 Psig en succión y 10 Psig en descarga ).

Analicemos este tercer ejemplo:

En la situación anterior, se requiere incrementar ligeramente la presión de descarga y reducir ligeramente la presión de succión del mismo, por tanto:

Ejecute la carga de refrigerante con el nuevo capilar con mayor longitud y siga este procedimiento hasta alcanzar las presiones de succión y descarga deseadas, así como los subenfriamientos y sobrecalentamientos requeridos por el sistema.

Analicemos este último ejemplo:

En esta situación, se requiere incrementar ligeramente la presión de succión y reducir ligeramente la presión de descarga del mismo, por tanto:

Ejecute la carga de refrigerante con el nuevo capilar con menor longitud y siga este procedimiento hasta alcanzar las presiones de succión y descarga deseadas, así como los subenfriamientos y sobrecalentamientos requeridos por el sistema.

Ver video:

AJUSTE DE CAPILARES EN EQUIPOS DE RERIGERACION

1.2. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS ( VET ) O TXV

Estas válvulas son dispositivos que trabajan por accion de temperarturas del evaporador que son censadas por un bulbo y no por accion de presión como lo hacen las presostáticas. Las válvulas de expansión termostáticas están formadas o constituidas en su mayoría por:

El refrigerante proveniente del condensador pasa a través del orificio, donde se reduce su presión; este es el elemento que disminuye la temperatura del líquido refrigerante y la capacidad de la válvula depende de este mismo. Existen desde el número 00 al número 06 en la marca Danfoss y del 00 al 12 en otras marcas. El bulbo es un elemento cargado con el mismo refrigerante que hay que controlar. La presión que ejerce este refrigerante depende de la temperatura al final del evaporador y actúa sobre el orificio calibrado de la válvula. La presión del bulbo es presión de apertura (a más temperatura mayor apertura); cuando la temperatura a la salida del evaporador es alta, esta misma produce un incremento de presión en el refrigerante contenido en el bulbo sensor de la válvula, esa presión hace que la membrana de combe hacia abajo y desplace el vástago en la misma dirección, haciendo que entre más refrigerante al evaporador.

Después de entrar al, evaporador, el refrigerante líquido se expansiona aumentando a presión de baja del sistema, y el refrigerante ira salida más frio, esto hace que la presión ejercida por el refrigerante en el bulbo disminuya y esto hace que el vástago vuelva a subir, cerrando cada vez más el paso de refrigerante al evaporador, manteniendo el recalentamiento para el cual fue programada.

Tornillo de recalentamiento, va ajustado de fábrica con 4ºC a 5ºC (respecto la presión de baja), la presión que ejercemos con el tornillo contrarresta la presión del bulbo.

Pcierre = Ptornillo + Pbaja Papertura = Pbulbo

El elemento termostático puede estar cargado con:

· CARGA LIQUIDA: El bulbo está cargado con el mismo refrigerante que se emplea en el sistema

· CARGA LIQUIDA CRUZADA: Esta compuesta por una mezcla de refrigerantes que poseen la característica de que la relación presión – temperatura cruce en algún punto la curva de saturación del refrigerante del sistema.

Tanto la carga líquida como la cruzada tienen suficiente liquido en todo el conjunto termostático, como que para trabajando a cualquier temperatura, siempre exista algo de liquido tanto en el bulbo como en el capilar, como en la cámara de la membrana.

· CARGA GASEOSA Y CARGA GASEOSA CRUZADA: La diferencia con respecto a las cargas de líquido es que las gaseosas y gaseosas cruzadas, parte de esa carga gaseosa se condensará formando una pequeña cantidad del líquido cuando la válvula trabaje dentro de su rango normal de temperaturas.

· CARGA DE ABSORCION: Consiste en un gas no condensable y un material absorbente localizado en el bulbo sensor. A medida que la temperatura del bulbo aumenta, el material expulsado del material absorbente incrementa la presión del bulbo y a medida que el bulbo se enfría, el gas es absorbido por el material absorbente.

Ver video:

GENERALIDADES VALVULAS DE EXPANSION TERMOSTATICAS

1.2.1. INFLUENCIA DE LA PERDIDA DE PRESION EN EL FUNCIONAMIENTO DE LA TXV

Realmente, a medida que el refrigerante circula por la tubería del evaporador, este mismo va perdiendo presión. El recalentamiento del refrigerante se produce en al tramo final del evaporador. Si no hay pérdida de presión la presión de entrada será igual a la de salida y el recalentamiento de la válvula será el ajustado en el tornillo de ajuste. El sobrecalentamiento es entonces la diferencia entre la temperatura de salida del refrigerante en el evaporador y la temperatura de saturación bajo la misma presión. En este caso, la presión de baja es de 58 Psi y la temperatura a la entrada del evaporador es de 0ºC y la de salida es de 5º C a la misma presión, entonces el recalentamiento es de 5ºC. La presión ejercida por el evaporador es de 58 Psi, la presión ejercida por el bulbo debido al recalentamiento es de 70 Psi, entonces la presión ejercida por el tornillo de regulación debe ser de 12Psi.

En el caso que exista una pérdida de presión, en este caso de 7 Psi, La presión a la entrada del evaporador es de 58 Psi, y su temperatura de saturación es de 0º C; el tornillo esta ajustado para un recalentamiento de 5ºC, pero como existe una pérdida de presión de 7 psi, su presión de salida es de 51 Psi, para la cual su temperatura de saturación es de -4º C. en el evaporador habrá un recalentamiento efectivo de 9 ºC; o sea, que la zona de recalentamiento se alarga y por consiguiente disminuye el rendimiento del evaporador.

Para compensar este efecto, se hace una compensación externa a la válvula. En la misma no afecta la presión existente a la entrada del evaporador, sino la que está a la salida del evaporador o la presión de succión o aspiración. La presión que experimenta el bulbo sensor ahora es menor y se tendrá un mismo efecto como si no existiese la pérdida de presión.

1.2.2. TIPOS DE VALVULAS TERMOSTATICAS

1.2.2.1. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA CON COMPENSACIÓN INTERNA

Una vez entra el refrigerante en el evaporador va robando calor del medio a enfriar y se va evaporando. Hasta el momento que no llegue líquido al bulbo y lo enfríe la válvula de expansión no cerrará. Cuando conseguimos enfriar el bulbo y el recalentamiento es de 4ºC empezamos a cerrar la válvula. Una vez cerrada la válvula, aumenta el recalentamiento y por lo tanto la presión del bulbo vuelve abrir la válvula. Poseen dos tomas de conexión, una de entrada de refrigerante y otra de salida del mismo. Este tipo de válvulas no son recomendables para evaporadores que existan grandes pérdidas de presión o muy grandes. Se pueden emplear en evaporadores con caídas de presión menores de 0.2 bares, entonces:

Presión bulbo sensor = Presión resorte ajuste recalentamiento + Presión entrada o salida evaporador

Su conexión sería:

Las válvulas de expansión termostáticas internas se pueden emplear en los siguientes casos:

· Evaporadores con caídas de presión menores de 0.2 bares o 3 psi.

· Capacidades menores de 1 TR.

· Evaporador sin distribuidor.

Ver video:

UBICACION DE VALVULA DE EXPANSION INTERNA EN 3D

1.2.2.2. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS DE COMPENSACIÓN EXTERNA.

Poseen tres puntos de conexión: uno de entrada de refrigerante, otro de salida y tubo para el tubo de compensación. Cuando las pérdidas de carga en el evaporador son considerables se emplean válvulas de expansión de compensación externa. Estas a diferencia de las anteriores toman la presión de baja al final del evaporador justo detrás del bulbo, de esta manera aunque existan pérdidas de carga la presión de baja es más exacta. Por ejemplo si tenemos pérdidas de presión la presión de baja es de 0,6 bar pero al principio tengo 1,1 bar.

En una válvula con compensador queda anulado el efecto de la presión a la entrada del evaporador sobre la membrana y es reemplazado por el efecto de la presión a la salida del evaporador, entonces:

Presión bulbo sensor = Presión resorte ajuste recalentamiento + Presión succión

Su conexión sería:

Las válvulas de expansión externa se deben emplear si:

· Capacidad evaporador mayor de 1 TR o 12000 BTU/HR.

· Evaporador con distribuidor

· Caídas de presiones mayores de 3 psi o de 0,3 bares en el evaporador.

Ver video:

UBICACIÓN DE VALVULA TERMOSTATICA COMPENSADA EXTERNAMENTE EN 3D

1.2.2.3. SELECCIÓN DE VALVULAS EXPANSIÓN TERMOSTATICAS.

Se seleccionan teniendo en cuenta:

· El tipo de refrigerante.

· Carga térmica del recinto o capacidad del evaporador.

· Capacidad de la válvula y orificio.

· Tipo de evaporador.

· Subenfriamiento

· Igualación interna o externa

· Tipo de carga.

· Temperatura de evaporación.

· Temperatura de condensación.

· Diferencia de presión a través de la válvula.

· Presión de condensación.

· Presión de evaporación.

· Caída de presión a través de la válvula

Ver video:

SELECCIÓN DE VALVULAS TERMOSTATICAS Y ORIFICIOS

1.2.2.4. TIPOS DE CARGA EN VALVULAS.

· CARGA N ( CARGA LIQUIDA O LIQUIDA CRUZADA ): Las válvulas con este tipo de carga se usan en la mayoría de sistemas de refrigeración, en la que no es requerido una limitación en la presión, y en las que el bulbo puede llegar a tener una temperatura mayor que el elemento termostático o en sistemas con altas temperaturas de evaporación.

· CARGA B ( CARGA GASEOSA O GASEOSA CRUZADA ) CON MOP ( PRESION OPERATIVA MAXIMA ): Las válvulas con MOP se emplean en sistemas donde se requiere limitar la presión de evaporación en el momento de la puesta en marcha del equipo. Estas válvulas tienen una cantidad de carga líquida en el bulbo.

Las siglas MOP significan Maximun Operation Pressure, y es la máxima presión de succión o de baja mas alta permisible es las tuberías de succión. La carga del bulbo se habrá evaporado cuando llegue al punto MOP, a medida que la presión de succión aumenta, la válvula comienza a cerrarse y se cierra cuando llega al punto MOP.

Se recomienda su empleo en sistemas con temperaturas de evaporación menores de los -20 grados Celsius.

· CARGA DE ABSORCION ( CON CARGA N, O CON CARGA B Y MOP ): También denominadas carga MOP con lastre, se emplean en sistemas de aire acondicionado o intercambiadores térmicos de placa, donde hay una gran transferencia de calor o dinámica elevada. El bulbo de esta válvula posee internamente un material poroso, que da un efecto de amortiguación sobre la regulación de la vet La válvula abre despacio cuando la temperatura del bulbo aumenta y cierra rápido cuando la temperatura del bulbo disminuye.

1.2.2.5. CARACTERISTICAS FUNCIONAMIENTO DE LA VET

· El flujo de refrigerante varía de acuerdo a la temperatura censada por el bulbo de la válvula.

· El flujo de refrigerante es máximo al inicio del enfriamiento y nulo cuando llega a la temperatura de enfriamiento.

· Debido a que cuando esta frío el sistema, la válvula cierra el paso de refrigerante, se aconseja a usar el sistema de protección de los presóstatos para evitar que se crean presión excesiva en la línea de lata y presiones de vacío o muy baja en la tubería de succión.

· La válvula posee un vástago de ajuste para determinar el recalentamiento.

· Al apagarse el sistema, debido a que el bulbo controla el paso de refrigerante, la igualación de las presiones entre alta y baja es muy lenta.

· Se debe emplear compresores de tipo HST.

· Se requiere un sistema de desconexión para el compresor en caso de cierre total del flujo de refrigerante por parte de la válvula que evite una sobre presión en la tubería de descarga y una baja presión en la tubería de succión.

· Para tratar de evitar la formación de gas refrigerante en la línea de líquido, se subenfría el refrigerante que sale del condensador.

· Trate en lo posible ubicar la VET dentro del recinto para mejorar el subenfriamiento del sistema.

· Emplee intercambiadores de calor siempre y cuando lo permita el sistema.

Se encuentran para conexiones roscadas y soldadas de 3/8” X ½”, 5/8” X 7/8”, 7/8” X 1-1/8”, 1-1/8” X 1-3/8”, 1-1/8” X 1-5/8”.

NOTA: Para seleccionar una válvula de expansión tenga en cuenta la capacidad de la misma, el tipo de conexión, el tipo de evaporador y sobre todo el tipo de refrigerante.

Ver videos:

RESULTADO DE OBSTRUIR EL PUERTO DE COMPENACION EN VETS EXTERNAS

1.2.2.6. EL ORIFICIO EN VALVULAS TERMOSTATICAS

Es el elemento que realiza la estrangulación o reducción de presión del refrigerante que entra a la válvula. La válvula se encarga de regular su flujo o circulación por el sistema. Los orificios vienen identificados con un número que puede ir del 0 al 12, dependiendo del fabricante de la válvula. Con este número y dependiendo del tipo de refrigerante, se puede establecer la capacidad de la válvula. A mayor número de orifico, mayor es su diámetro.

Al momento de instalar un orificio e instalar una vet, es muy importante tener en cuenta las siguientes recomendaciones:

· El refrigerante al pasar por la vet, produce un sonido constante.

· Verificar el recalentamiento del refrigerante con la temperatura de saturación a presión baja y con la temperatura del refrigerante a la salida del evaporador. Si hay mucho recalentamiento, desenrosque el tornillo de ajuste de la válvula; si hay poco o ningún recalentamiento, enrosque el tornillo de regulación de la vet.

· Verificar las presiones de alta y baja del sistema. Si se tiene una alta presión en la succión y baja presión en la descarga, es síntoma que el orificio seleccionado es muy grande, pruebe con otro de menor número; si la presión de succión es muy baja y la de descarga es muy alta, pruebe con un orificio de mayor número.

· A mayor número de orificio, mayor es el flujo de refrigerante, el cual es recomendado para equipos de mayor capacidad; para equipos de menor capacidad, se recomiendan orificios de bajo número.

Ver video:

GENERALIDADES DE LOS ORIFICIOS EN VALVULAS TERMOSTATICAS

1.2.2.7. AJUSTE DE SOBRECALENTAMIENTO DE EVAPORADOR POR MEDIO DEL TORNILLO DE REGULACION DE LAS VETS.

Con el tornillo de ajuste, se pueden ajustar sobrecalentamientos y presiones en los sistemas de refrigeración y climatización. Tengamos en cuanta el modo de operación del tornillo de regulación de las válvulas termostáticas.

Si el tornillo de regulación se enrosca, mayor será la presión que ejerce el resorte sobre el diafragma de la válvula y por tanto se dificulta el desplazamiento del vástago hacia abajo, reduciendo el flujo de refrigerante hacia el evaporador.

Ahora, si el tornillo de regulación se desenrosca, menor será la presión que ejerce el resorte sobre el diafragma de la válvula y por tanto se facilita el desplazamiento del vástago hacia abajo, aumentando el flujo de refrigerante hacia el evaporador

Ahora conociendo lo que pasa en el interior de la válvula, se determina el valor del sobrecalentamiento de evaporador o útil del equipo:

PRIMER PASO: Medir la presión de succión del sistema, y con el tipo de refrigerante, en una tabla de presión – temperatura, obtener la temperatura de evaporación

SEGUNDO PASO: Con un termómetro, medir la temperatura del refrigerante a la salida del evaporador

Con los datos obtenidos, nos podemos encontrar con las siguientes situaciones:

Analicemos una situación con alto sobrecalentamiento útil o de evaporador:

Se observa en este sistema que hay poco flujo de refrigerante y por tanto un alto sobrecalentamiento a la salida del evaporador con alta temperatura de entrada de refrigerante al compresor ( Punto E ) y una alta temperatura de descarga del mismo ( Punto F )

Para disminuir ese sobrecalentamiento, se debe incrementar el flujo de refrigerante de la VET, para ello, desenroscamos el tornillo de regulación de la válvula en el sentido contrario a las agujas del reloj.

Ahora se debe tener más flujo de refrigerante con lo cual se reduce el sobrecalentamiento de evaporador y, por consiguiente, el Sobrecalentamiento total y se reducen también las temperaturas de entrada al compresor y descarga del mismo.

Analicemos una situación con bajo sobrecalentamiento útil o de evaporador:

Se observa en este sistema que hay exceso de flujo de refrigerante y por tanto un bajo o nulo sobrecalentamiento a la salida del evaporador con baja temperatura de entrada de refrigerante al compresor ( Punto E ) y una baja temperatura de descarga del mismo ( Punto F )

Para aumentar ese sobrecalentamiento, se debe disminuir el flujo de refrigerante de la vet, para ello, enroscamos el tornillo de regulación de la válvula en el sentido de las agujas del reloj

Ahora se debe tener menos flujo de refrigerante con lo cual se incrementa el sobrecalentamiento de evaporador y por consiguiente, el Sobrecalentamiento total y se incrementan también las temperaturas de entrada al compresor y descarga del mismo.

Ver videos:

AJUSTE DE SOBRECALENTAMIENTOS DE EVAPORADOR POR MEDIO DEL TORNILLO DE REGULACION DE LA VALVULA TERMOSTATICA

VERIFICACIONES PREVIAS EN EL MONTAJE DE VETS

1.2.2.8. DISTRIBUIDORES

Si dividimos un evaporador en varias secciones conseguimos un mayor rendimiento ya que reducimos las pérdidas de carga y se mantiene una temperatura de salida del evaporador más uniforme; para ello se utilizan distribuidores que pueden ser de caída de presión o de efecto Venturi.

La distancia entre la válvula de expansión y el distribuidor ha de ser la más mínima posible, a la salida, la longitud de los tubos que alimentan a cada tramo de evaporador también ha de ser mínimo y además han de tener todos la misma longitud así evitamos que un tramo esté mejor regado que otro. El de efecto Venturi reparte la misma proporción de gas y líquido en cada tubo ya que gracias a la reducción que lleva aumenta la velocidad y mezcla el gas y el líquido. La pérdida de presión que ejerce este distribuidor es de ½ kilo y funciona en cualquier posición.

1.2.2.9. INSTALACION DE VALVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTATICAS

Hay que tener en cuenta varias recomendaciones a la hora de instalar las válvulas de expansión en los evaporadores. La primera es que debe estar en la parte superior de los evaporadores y no en la parte inferior de los mismos:

Se recomienda que la válvula este dentro del habitáculo del evaporador, tal como se observa:

Lo más cerca posible del evaporador en la parte superior sino puede estar dentro del habitáculo:

Con respecto a la posición o ubicación del bulbo sensor se tiene que el bulbo sensor se coloca inmediatamente a la salida del evaporador y debo tener en cuenta:

· Debe estar bien amarrado al tubo, no debe ir con cinta aislante o tiras de plástico, se debe colocar con la presilla metálica que suele acompañar.

· Colocarlo en una superficie limpia y lisa, no se debe colocar sobre un codo, curva o soldadura o acople.

· Ubíquelo en una sección del tubo limpia y recta paralela a la línea de succión, antes de las trampas de aceite.

· El bulbo tiene una hendidura que es la que se aloja sobre el tubo.

· No colocar el bulbo en la parte baja del tubo ya que por esa parte es por donde circula el aceite que hace de capa aislante.

· No colocar el bulbo sensor en tramos verticales de tubería.

· No se debe colocar el bulbo sensor después de las trampas de aceite.

· Colocar su aislamiento.

· Para tubos entre 3/8” a 5/8” el bulbo se coloca a la 1 u 11 del reloj.

· Para tubos entre ¾” y 7/8” el bulbo se coloca en las 2 o 10 del reloj

· En tubos con diámetros externos mayores a 7/8” la posición del bulbo sensor de ser a las 3 o 9 horas en el reloj.

Con relación a la instalación de válvulas termostáticas compensadas externamente, debemos ahora enfocarnos en la ubicación del tubo de compensación el cual debe estar alejado máximo 10 centímetros del bulbo sensor, tal como se muestra:

Cuando se van a emplear válvulas de expansión termostáticas con distribuidores, se debe tener en cuenta:

· Mantener la homogenización de la mezcla de refrigerante que entra a los ramales de distribución.

· Los ramales de distribución deben ser del mismo diámetro y longitud.

Para ello, veamos las siguientes instalaciones:

No se deben hacer las siguientes instalaciones:

Ver video:

RECOMENDACONES PARA LA INSTALACION DE VALVULAS DE EXPANSION TERMOSTATICAS EN EVAPORADORES

1.3. VÁLVULAS DE FLOTADOR:

Se usa en evaporadores inundados, mantienen un nivel de líquido en el evaporador. A medida que se evapora el líquido la bolla abre la válvula y entra líquido en el evaporador. El gas evaporado se va al condensador.

1.4. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA.

Son dispositivos los cuales permiten el paso de refrigerante ya sea controlador por pulsos o motores de paso, los cuales dan control de las presiones de succión , del flujo de refrigerante y de los recalentamientos del equipo.

Son controlados por un controlador electrónico el cual se debe programar varios parámetros y vienen también con sensores de temperatura y presión para realizar dicha labor:

Entre los parámetros a programar de la válvula están:

En las válvulas que actúan con pulsos, están conformadas por una válvula solenoide conectada a un microprocesador o controlador el cual lleva un programa y dos sensores de temperatura y uno de presión, un sensor de temperatura es el de recinto y el otro va conectado a la salida del evaporador en el tubo de succión.

Podemos trabajar con mucha precisión, hasta con 1ºC de sobrecalentamiento. Una de las más usadas es la que tiene pulsos para control de la estrangulación:

En lo referido a la conexión con el controlador, es importante verificar el tipo del mismo para realizar una correcta conexión. El controlador, para su buena operación, tiene sensores de presión de succión, así como sensores de temperatura de ambiente y del refrigerante a la salida del evaporador, tal como se muestra:

Ver videos:

GENERALIDADES VALVULA EXPANSION ELECTRONICA AKV 10 DE DANFOSS

Otros controladores además de gobernar la válvula gobiernan los otros equipos del sistema tales como compresores, ventiladores, solenoides, etc. Entre las ventajas de usar este tipo de válvulas en comparación con las VET tradicionales se tiene:

Además de las ventajas anteriores, se adaptan o ensamblan a los sistemas tradicionales sin ningún problema:

Los controladores para VEE se diferencian de los tradicionales porque poseen tres sensores de temperatura y un sensor de presión de succión, para el control del sistema, y sobrecalentamientos:

En lo relacionado con el circuito de control, trabajan con los presostatos de tres o cuatro pines tradicionales o preferiblemente con presostatos electrónicos.

Ver videos:

PROGRAMACION CONTROLADOR FULL GAUGE VX 1025 E PLUS CON VALVULA ELECTRONICA LINEA VALEX SB 108

OPERACION VALVULA EXPANSION ELECTRONICA FULL GAUGE SB 108 Y CONTROLADOR VX 1025E PLUS EN EQUIPO REF

1.5. VÁLVULA DE EXPANSIÓN DE ACCIONAMIENTO ELECTRICO.

Este tipo de válvulas de expansión de accionamiento eléctrico se emplean para procurar una inyección precisa de líquido refrigerante en el evaporador en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración.

Este equipo, requiere para su control, el uso de controladores que gobiernen al actuador de la válvula por voltaje o corriente.