Válvulas de Expansión
Válvulas de Expansión Funcionamiento y
Las válvulas de expansión termostáticas son desarrolladas para regular la inyección de refrigerante líquido a los evaporadores. Esta inyección de refrigerante estará siempre regulada por un elemento termostático que está situado en la parte superior de la válvula de expansión la cual es controlada en función del recalentamiento del refrigerante.
Existe una gran variedad de válvulas de expansión termostáticas, ej: R-22, R 404-A, R-717 (amoniaco). Con puerto balanceado, con carga MOP. En todas ellas el objetivo es entregar la máxima eficiencia del evaporador con un sobrecalentamiento adecuado.
Lo primero es analizar y conocer el funcionamiento de la válvula de expansión: consta de un elemento termostático (1) separado del cuerpo por medio de una membrana, el elemento termostático está en contacto con el bulbo (2) a través de un tubo capilar, un cuerpo con un asiento y orificio (3) y un muelle o resorte.
Funcionamiento
P1: la presión del bulbo que actúa en la parte superior de la membrana y en dirección de apertura de la válvula.
P2: la presión del evaporador, que influye en la parte inferior de la membrana y en la dirección de cierre de la válvula.
P3: la fuerza del resorte, que influye en la parte inferior de la membrana y la única variable que es controlable por parte del técnico.
Cuando la válvula regula, hay un balance entre la presión del bulbo por la parte superior de la membrana y en contra se tendrá la presión del evaporador y la del resorte, esto con el fin de encontrar el sobrecalentamiento más adecuado de operación.
Sobrecalentamiento
El concepto de sobrecalentamiento es el calor agregado al vapor después de la vaporización en la válvula de expansión. Esto se puede medir en el lugar donde está el bulbo que es la tubería de succión. La diferencia que existe entre la temperatura del termómetro y la presión de evaporación, traducida a temperatura que le corresponde, el resultado será el recalentamiento en el evaporador, el cual está diseñado para operar con un rango de recalentamiento de 5° C. Para obtener el sobrecalentamiento total basta con cambiar el termómetro hasta el final de la tubería de succión, 30 centímetros antes del compresor, y tomar la presión de succión a la entrada del compresor. La diferencia en temperatura será el sobrecalentamiento total el cual no deberá ser mayor a 15° C. Es muy importante aclarar que estas mediciones se deberán hacer cuando ya se haya obtenido la temperatura de cámara, si por algún motivo no se llega a la temperatura deseada se debe revisar bien el balance térmico o probables taponamientos por suciedad y/o humedad en el sistema de refrigeración.
El sobrecalentamiento sirve para asegurar que el refrigerante líquido será evaporado en su totalidad en el evaporador. Pero existen situaciones donde deberá de modificar el ajuste de sobrecalentamiento, el cual se puede hacer cuando se tienen distancias mayores a 15mts, en esta condición se podrá disminuir el sobrecalentamiento al girar el tornillo en contra de las manecillas del reloj. Se recomienda no más de un giro de 360° con el fin de cuidar el compresor, recordando que el 90% del enfriamiento de los compresores herméticos está dado por el gas de succión. Por otro lado, si el sobrecalentamiento total es muy reducido se tendrá que aumentar el mismo y esto se logra girando el tornillo a favor de las manecillas del reloj. Cabe aclarar que la presencia o ausencia de escarcha de hielo en una tubería de succión no indica o garantiza el estado físico del refrigerante.
Válvulas con igualación de presión externa
Si se usan distribuidores de líquido, siempre deberán emplearse válvulas de expansión con igualación de presión externa.
El uso de distribuidores de líquido causa generalmente una caída de presión de 14.7 psig en el distribuidor y en los tubos de distribución.
Siempre deberán utilizarse válvulas de este tipo en instalaciones de refrigeración con evaporadores o intercambiadores de calor de placas grandes, donde la caída de presión será más elevada que la presión correspondiente a 2°C.
Válvulas con carga MOP
Las válvulas con Carga MOP se usan normalmente en equipos fabricados, donde se desea una limitación de la presión de aspiración en el momento de puesta en marcha, como por ejemplo en el sector de transporte y en instalaciones de aire acondicionado.
Las válvulas de expansión con MOP tienen una cantidad muy reducida de carga en el bulbo.
Esto significa que la válvula o el elemento tienen que poseer una temperatura mayor que el bulbo. En caso contrario, la carga puede emigrar del bulbo hacia el elemento e impedir el funcionamiento de la válvula de expansión.
Carga MOP significa una cantidad limitada de carga líquida en el bulbo. Las siglas “MOP” significan Presión de Operación Máxima (Maximum Operation Pressure) y es la presión de succión/evaporación más alta permitida en las tuberías de succión/evaporación.
La carga se habrá evaporado cuando se llegue al punto MOP. Gradualmente, a medida que la presión de aspiración aumenta, la válvula de expansión comienza a cerrarse a aproximadamente 4/5 psig por debajo del punto MOP. Se cierra completamente cuando la presión de aspiración es igual al punto MOP.
MOP también se llama a veces “Protección de Sobrecarga del Motor” (Motor Overload Protection).
Cómo seleccionar la válvula de expansión
Los siguientes datos son importantes para la selección de la válvula de expansión:
• Caída de presión a través de la válvula
• Igualación de presión interna o externa
• Refrigerante
• Capacidad del evaporador
• Presión de evaporación
• Presión de condensación
El elemento termostático está equipado con una marca realizada a láser en la parte superior de la membrana. El código indica el refrigerante para el que está diseñada la válvula:
L = R410A
N = R134a
S = R404A/ R507
X = R22
Z = R407C
Esta marca indica el tipo de válvula (con número de código), rango de temperatura de evaporación, punto MOP, refrigerante y máxima presión de funcionamiento, PS/MWP
Identificación
El conjunto de orificio para T2 y TE2 está marcado con el tamaño del orificio (p.ej. 06).
El número del conjunto de orificio también está indicado en la tapa del embalaje.
La válvula de expansión debe instalarse en la tubería de líquido, delante del evaporador, y su bulbo sujeto a la tubería de aspiración lo más cerca posible del evaporador.
En caso de que haya compensación de presión externa, la tubería de compensación deberá conectarse a la tubería de aspiración inmediatamente después del bulbo.
Instalación
La mejor posición de montaje del bulbo es en una tubería de aspiración horizontal, en una posición entre la una y las cuatro de las agujas del reloj.
La ubicación depende del diámetro exterior de la tubería.
Nota:
El bulbo no deberá montarse nunca en la parte baja de una tubería de succión, debido a la posibilidad de que la existencia de aceite en el fondo de la tubería produzca señales falsas.
El bulbo debe poder medir la temperatura del vapor de succión recalentado y, por lo tanto, no debe situarse de manera que esté sometido a fuentes extrañas de calor/frío.
Si el bulbo está sometido a corrientes de aire caliente, se recomienda su aislamiento.
El bulbo no debe montarse detrás de un intercambiador de calor, ya que en esta posición dará señales falsas a la válvula de expansión.
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