DISPOSITIVOS DE EXPANSIÓN En unidades anteriores hemos visto la importancia i mportancia que tiene la existencia del recalentamiento y los distintos tipos de evaporadores. Cómo asegurar que la cantidad de refrigerante que llega al evaporador en cada caso es la necesaria para la carga existente en ese momento? Recordemos Recordemos que el recalentamiento no debe ser muy grande, pero por otra parte debe existir para evitar que pueda llegar líquido al compresor. compresor. ambi!n ambi!n hemos visto visto que en la m"quina m"quina hay un lado de alta presión y otro otro de ba#a presión, y que la frontera que los separa es, por un lado, el compresor, y por otro, la v"lvula de expansión. En la b$squeda de posibles averías debes conocer perfectamente la forma de traba#o de los distintos dispositivos de expansión. %u! ocurrir" en una m"quina si el bulbo de la v"lvula de expansión termost"tica, por e#emplo, pierde su carga? &l instalar una m"quina o sustituir un dispositivo de expansión debes interpretar interpretar correctamente las instrucciones del fabricante, que no siempre resultan simples y evidentes, evidentes, o seleccionar a partir de los datos del fabricante el dispositivo de expansión m"s conveniente para una aplicación dada. Cómo se debe colocar el bulbo? %u! v"lvula emplear cuando el evaporador est" alimentado con un distribuidor de líquido?.
TIPOS DE VALVULAS DE EXPANSIÓN El dispositivo de expansión se de'ne en el reglamento de instalaciones frigorí'cas frigorí'cas como( "Elemento que permite y regula el paso del refrigerante líquido desde un estado de presión más alto a otro más bajo. Se consideran como tales las válvulas de expansión (manuales termostáticas y electrónicas! los tubos capilares los otadores de alta etc."
)a m"quina frigorí'ca de compresión existen cuatro cuatro elementos indispensables para su funcionamiento( condensador, evaporador, compresor y v"lvula de expansión. Esta ra*ón nos lleva a pensar que el estudio de la v"lvula de expansión es muy importante para comprender la m"quina frigorí'ca.
Los dispositivos de expansión para sistemas de refrigeraión omeria! se p"eden !asi#ar de !a sig"iente forma$
Estos dispositivos de expansión se sit$an lo m"s cerca posible de la entrada del evaporador, tal como aparece en las siguientes 'guras.
V%!v"!as de expansión termost%tias &limentar con la cantidad de refrigerante al evaporador seg$n las necesidades de cada momento es una tarea complicada, ya que si se producen variaciones de la
carga frigorí'ca, la cantidad de refrigerante existente existente en el evaporador debería modi'carse en el mismo sentido que lo hace la carga, si queremos que el funcionamiento de la m"quina sea lo m"s estable posible. El dispositivo que es capa* de reali*ar esta función de una forma simple y sencilla es la v"lvula de expansión termost"tica. termost"tica. +on muchas las aplicaciones en las que te encontrar"s con este tipo de sistema de expansión, por lo que deber"s conocer cómo se comporta, cómo se instala, cómo se a#usta.
#a válvula de expansión termostática ($E%! nace como consecuencia consecuencia de superar las limitaciones de la válvula de expansión manual y la válvula de expansión automática& la primera exigía una supervisión constante ya que una carga variable podría dejar sin refrigerante el evaporador o con una excesiva alimentación de líquido mientras que la segunda no aprovec'aba bien toda la supercie del evaporador para el intercambio de calor calor ya que cuando la carga t)rmica es baja sobrealimenta de refrigerante el evaporador evaporador y no lo alimenta cuando la carga es elevada. El propósito de la $E% es controlar el ujo de refrigerante 'acia el evaporador de forma que se aprovec'e a provec'e al máximo su supercie extrayendo la mayor cantidad de calor en forma latente recalentándose lo menos posible el refrigerante.
En res"men& podemos deir '"e !as f"niones de !a VET son$
En muchos casos se dice que este tipo de v"lvulas mantienen el recalentamiento constante, aunque como veremos esta a'rmación debe mati*arse convenientemente.
ASPE(TOS (ONST)U(TIVOS DE LA VET odemos distinguir en una -E las siguientes partes, aunque en la mayoría de los casos no es posible separarlas( /ulbo, que se coloca sobre la tubería de salida del evaporador. evaporador. Elemento termost"tico, que transmite la presión del bulbo. ubo ubo capilar, que une el el bulbo con el elemento elemento termost"tico. termost"tico. ornillo ornillo para a#uste del recalentamiento. recalentamiento. Conexiones de entrada y salida. &lgunos modelos disponen adem"s de una tercera
conexión, ya que tienen equilibrador externo de presión. 0ri'cio intercambiable, para modi'car la capacidad de la v"lvula, con 'ltro. Cuerpo de la v"lvula
En la 'gura 1 aparece apa rece una -E seccionada en la que puedes apreciar los elementos que la forman. &unque se trata de un modelo vie#o sirve perfectamente para ver cómo traba#a este tipo de v"lvulas. En el caso del elemento termost"tico no se aprecia ap recia el bulbo.
En esta otra 'gura puedes ver una v"lvula 2&340++, m"s actual, con los distintos elementos que la forman.
En la -E de la 'gura anterior sólo se puede sustituir ori'cio, pero existen otros modelos de v"lvulas, como los que se muestran en la 'gura 5, en las que el cuerpo, los ori'cios y el elemento termost"tico termost"tico son intercambiables. 4í#ate que el cuerpo puede ser de paso recto o a 678.
*"nionamiento de !a v%!v"!a de expansión termost%tia En el interior del bulbo existe un 9uido, que en un principio supondremos igual al refrigerante de la m"quina, y que tendr" aproximadamente la misma temperatura que la del gas de aspiración, ya que, tal y como podemos ver en la 'gura, se encuentra situado sobre dicha tubería.
:ay tres presiones que act$an sobre la -E y que afectan a su forma de traba#o( )a presión del bulbo, ;, que intenta abrir la v"lvula. )a presión del refrigerante que hay en el evaporador, <. )a presión del muelle, =, que tiende a cerrar la v"lvula.
)a presión del muelle permanece constante mientras no se modi'que el tornillo de a#uste. ara el estudio del comportamiento de la v"lvula vamos a suponer que se encuentra en una posición '#a.
En lo referente a las presiones del bulbo y del evaporador, recordemos de unidades anteriores cómo varía la presión del refrigerante con la temperatura, lo que habíamos denominado curva de saturación. ara recordar como son estas curvas vemos en la 'gura siguiente las correspondientes al R><< y R>;7&.
ara ver el modo de funcionamiento en un punto de equilibrio cualquiera observemos la 'gura ;;, donde vienen representadas gr"'camente las curvas p> correspondientes correspondientes a las fuer*as que act$an sobre el elemento termost"tico en función de su temperatura. )a curva dibu#ada en color negro representa representa la fuer*a de abertura provocada por la presión del bulbo, que como hemos visto en la curva anterior, aumenta con la temperatura. )a fuer*a del muelle es constante para una posición de a#uste dada, y como hemos supuesto que el refrigerante y el 9uido contenido en el bulbo es el mismo, para obtener la
fuer*a de cierre basta con a@adir a la curva p> p> del refrigerante el valor constante que representa representa la fuer*a del muelle. :emos obtenido de esta forma la curva dibu#ada en color ro#o que representa la fuer*a de cierre que act$a sobre la -E.
ara una temperatura dada de evaporación obtenemos sobre la curva p> p> la presión <, que sumada con la presión del muelle =, nos da la fuer*a de cierre que en el gr"'co corresponde a la curva de ro#o. En la posición de equilibrio, las fuer*as est"n igualadas, y por tanto la v"lvula ni abre ni cierra . ara obtener la temperatura del bulbo llevamos sobre la curva p> el valor de la fuer*a de cierre P+ , P- . P/0 El recalentamiento es la diferencia entre la temperatura del bulbo y la de aspiración. a spiración. ara comprender lo que hace la -E podemos sustituir la temperatura del bulbo por la suma de la temperatura de evaporación m"s el recalentamiento recalentamiento$ T1"!1o . Tevaporaión ,
)ea!entamiento
ara abrir la -E act$an dos fuer*as, la correspondiente a la temperatura de evaporación y la correspondiente correspondiente al recalentamiento. Como la temperatura de evaporación intenta por otro lado cerrar la v"lvula, esto da como resultado que a un lado y otro del balance de fuer*as nos queda el recalentamiento y el muelle, por lo que la -E traba#a como un regulador del recalentamiento(
P1"!1o . Pm"e!!e , Pevaporador Pevaporaión , Prea!entamiento . Pm"e!!e , Pevaporador Prea!entamiento . Pm"e!!e 0tra forma de ver cómo traba#a la -E aparece en la 'gura ;< en la que hemos supuesto que el refrigerante es R><<, R><<, al igual que el 9uido en el bulbo, y que tiene unas presiones y temperaturas típicas.
+i se produce un aumento de la carga frigorí'ca, el refrigerante se evaporar" m"s r"pido y se sobrecalentar", aumentando el recalentamiento. recalentamiento. El bulbo detecta este aumento de la temperatura a la salida del evaporador y aumenta la presión ; que intenta abrir la v"lvula. )a consecuencia es que la -E abre m"s de#ando pasar m"s refrigerante hacia el evaporador, aprovechando de esta forma lo l o m"s posible la super'cie del evaporador. evaporador. Resumiendo, podemos decir que(
En muchas ocasiones suele decirse que la l a -E mantiene el %recalentamiento constanteR. Esta a'rmación no es cierta ya que al aumentar la apertura de la v"lvula aumenta el recalentamiento.
En realidad, lo que hace la v"lvula es asegurar un recalentamiento mínimo, que se corresponde con el a#uste de f"brica. Cuando aumenta la carga frigorí'ca, y en consecuencia la v"lvula abre para de#ar pasar m"s refrigerante hacia el evaporador, el recalentamiento aumenta respecto al que tiene a#ustado en f"brica, ya que de no ser así la v"lvula no abriría por el equilibrio de fuer*as que hemos visto anteriormente. Esto puede verse en la gr"'ca siguiente.
(a2da de presión en e! evaporador En evaporadores grandes, o cuando tienen varios circuitos en paralelo y est"n alimentados por distribuidores de líquido, existe a2da de presión& es decir, entre la presión a la l a entrada y la presión a la salida del mismo hay una diferencia que debemos tener en cuenta. )a presión que e#erce el evaporador tendente a cerrar la v"lvula puede ser la que existe a la entrada del mismo o la que existe a la salida en el caso de -EAs con equilibrador externo externo de presión. En la 'gura siguiente podemos ver un esquema simpli'cado de las v"lvulas con equilibrador interno y externo.
En el caso de que exista caída de presión se produce un aumento del recalentamiento respecto
al que se había previsto, lo cual origina un menor aprovechamiento del evaporador. evaporador. Esto es debido a que si la presión que tiende a cerrar la v"lvula es la de entrada del evaporador, que es mayor que la de evaporación debido a la caída de presión, debe compensarse con un aumento de la presión del bulbo, o dicho de otra forma, con un aumento de la temperatura en el lugar donde se encuentra situado, lo que se traduce, por tanto, en un aumento del recalentamiento. ara evitar este problema se utili*an -EAs con equilibrador externo de presión, que no es m"s que una toma conectada a la salida del evaporador, como veremos posteriormente. posteriormente. En la 'gura ;1 vemos una v"lvula con equilibrador externo y otra sin !l.
2ebemos, por tanto, utili*ar este tipo de v"lvulas cuando las caídas de presión en el evaporador sean superiores a los límites establecidos o cuando se alimenten los evaporadores por medio de distribuidores de líquido, que provocar" una caída de presión por sí mismo. En la 'gura siguiente vemos un evaporador alimentado por medio de un distribuidor de líquido.
Tipos de arga en e! 1"!1o El tipo de 9uido que lleve el bulbo determinar" la forma de comportamiento de la -E,por lo que resulta imprescindible imprescindible que cono*cas los distintos tipos de carga para el bulbo. & continuación estudiaremos los distintos tipos de carga para el bulbo, que podemos resumirlos en( Carga líquida o carga universal. Carga gaseosa o carga B0. Carga cru*ada. Carga de adsorción. Cargas con balasto.
(arga !2'"ida o "niversa! En este caso, el bulbo tiene el mismo refrigerante que la m"quina donde se va a utili*ar. 2ebe contener siempre refrigerante en estado líquido independientemente independientemente de la temperatura a la que se encuentre el bulbo, de forma que la presión del bulbo se corresponde siempre con la de saturación correspondiente correspondiente a la temperatura del bulbo. Este tipo de v"lvulas se emplean cuando la temperatura del evaporador se debe mantener dentro de un rango estrecho, y presentan la venta#a de que no importa la temperatura del bulbo respecto a la del cuerpo de la v"lvula. )a desventa#a que tienen es que durante el arranque abren demasiado y puede llegar líquido al compresor o provocarle una sobrecarga como consecuencia del exceso de refrigerante introducido en el evaporador. evaporador. Esto es debido a que al arrancar el compresor la
presión de aspiración ba#a m"s r"pidamente que la temperatura del bulbo y, por tanto, la v"lvula abre en exceso.
(arga gaseosa o arga 3OP En este caso, la carga que lleva el bulbo en su interior es la misma que en el caso anterior, pero en una cantidad limitada, de tal forma que a cierta temperatura en bulbo, se habr" evaporado toda la cantidad de líquido existente en su interior. interior. &l ocurrir esto, toda la carga se convierte en vapor saturado y cualquier incremento posterior de la temperatura del bulbo provocar" un recalentamiento del gas, y como los gases se comprimen, la presión e#ercida no aumentar" como si a$n existiese líquido, tal como se observa en la 'gura ;. En este tipo de v"lvulas la presión m"xima que puede e#ercerse por el bulbo se encuentra limitada, y se le conoce como B"xima resión 0perativa DB0. )a función B0 de una v"lvula permite proteger al compresor de las altas presiones de aspiración, ya que si la temperatura aumenta por encima del B0 la presión e#ercida por el evaporador continua aumentando, mientras que la del bulbo no aumentar" de la misma forma, resultando que la v"lvula cierra disminuyendo la cantidad de refrigerante que de#a pasar hacia el evaporador. evaporador.
#a válvula de expansión con *+, protege al compresor de las altas presiones de aspiración
En este tipo de v"lvulas el punto B0 permite mantener cerrada la v"lvula durante los ciclos en los que el compresor se encuentra parado. &l arrancar el compresor, la presión del evaporador es mayor que la del bulbo y se retarda la apertura de la v"lvula. &l disminuir la presión de aspiración Devaporación r"pidamente, la fuer*a de cierre se hace menor que la del bulbo y la v"lvula abre y se comporta igual que una v"lvula con carga universal. Este retardo en la abertura de la v"lvula durante el arranque reduce la posibilidad de que llegue líquido al compresor. En este tipo de v"lvulas la ubicación del bulbo y del cuerpo de la v"lvula es muy importante, ya que siempre debe encontrarse m"s frío el bulbo que el cuerpo de la v"lvula, para evitar que se condense el gas fuera del bulbo. +i esto ocurriese, la -E de#aría de funcionar correctamente.
#as válvulas con carga gaseosa o carga *+, suelen utili-arse en aplicaciones de aire acondicionado y bombas de calor.
)as venta#as que presentan este tipo de v"lvulas son( 'rmemente cerrada durante las paradas del compresor. compresor. Bantiene la v"lvula 'rmemente +e retarda la apertura de la v"lvula durante el arranque, lo que permite proteger el compresor contra las sobrecargas y posibles llegadas de lí quido. )imita la presión m"xima DB0 durante los ciclos de traba#o normal. El principal inconveniente es que el bulbo debe ser siempre el elemento m"s frío de la v"lvula, situación que se ve ampli'cada en sistemas de ba#a temperatura y refrigeración comercial.
(arga r"4ada En este tipo de v"lvulas el 9uido del bulbo es diferente al refrigerante del sistema. +i se dibu#an las curvas p> p> de la carga del bulbo y del refrigerante se puede observar que se cru*an, de ahí el nombre de carga cru*ada. En la 'gura <7 podemos ver una carga cru*ada cuando el refrigerante es R>175. +i te '#as, puedes ver que la curva del 9uido contenido en el bulbo es m"s pl ana que la del refrigerante, es decir, un cambio en la temperatura del bulbo provoca una variación m"s peque@a de la presión que si si el bulbo estuviese cargado con refrigerante. refrigerante. +in entrar en m"s explicaciones, se puede decir que estas v"lvulas( Cierran r"pidamente cuando para el compresor. compresor. Reducen Reducen el funcionamiento inestable de la v"lvula. ermiten ermiten una disminución r"pida de la presión de aspiración. +e suelen utili*ar en aplicaciones con bombas de calor.
(arga de adsorión +e comportan de forma similar a las cargas con B0, con la diferencia que no est"n in9uenciadas por la temperatura ambiente. ienen ienen un tiempo de respuesta lento.
5"!1os on 1a!asto En los sistemas en los que se requiere que el recalentamiento sea lo m"s estable posible se utili*an este tipo de v"lvulas. +on v"lvulas con una carga cru*ada de gas, que en el interior del bulbo llevan un balasto, que no es m"s que una barra de acero cuadrada,aunque tambi!n se emplean otros materiales como piedras porosas. )a misión de dicha barra de acero es retardar los cambios t!rmicos en el 9uido del bulbo. En la 'gura <; aparece la variación del recalentamiento en una v"lvula sin balasto y en otra con !l.
)os fabricantes suelen indicar en sus cat"logos t!cnicos las aplicaciones correspondientes a los modelos disponibles. En la 'gura << aparece la información que a este respecto aparece en el cat"logo de &)C0 C03R0)+. 2entro de cada una de las series existen disponibles distintas cargas para el bulbo.
Insta!aión de !a v%!v"!a de expansión ara la instalación de la -E debe atenderse a las especi'caciones de los fabricantes. & modo de e#emplo se incluyen las especi'caciones dadas por 2anfoss para uno de sus modelos y que comentaremos brevemente.
Posiión de! 1"!1o El bulbo debe situarse a la salida del evaporador sobre la tubería de aspiración haciendo buen contacto con la misma y protegi!ndolo de posibles in9uencias externas. ara su su#eción se emplean las abra*aderas facilitadas por el fabricante. )a ubicación depende del di"metro de la tubería y en la tabla siguiente aparecen las distintas posiciones en función del di"metro de la tubería.
El bulbo no debe situarse nunca sobre un tramo vertical de la tubería, ni sobre el colector de salida del evaporador. evaporador. En el caso de que exista un tramo de tubería ascendente debe colocarse antes del mismo un sifón para que durante las paradas se a cumule allí el aceite y el refrigerante que no se haya evaporado sin afectar al bulbo.
E'"i!i1rador externo de presión En las v"lvulas de expansión termost"ticas termost"ticas con equilibrador externo de presión la conexión de !ste debe reali*arse despu!s del bulbo. Cuando la conexión se realice en tramos de tubería hori*ontales, !sta deber" ser siempre por la parte superior para evitar acumulación de aceite en la línea del igualador. igualador.
Distri1"idor de !2'"ido &unque no lo trataremos en esta unidad fí#ate en la documentación de 2anfoss en dónde aparece cómo instalar el distribuidor de líquido y el bulbo D'g. <1. 0bserva que no se debe colocar en posición hori*ontal.
Temperat"ra de! 1"!1o 6 "erpo de !a v%!v"!a0 v%!v"!a0 +i la v"lvula tiene B0, t < debe ser mayor de t ; D'g.
)e"erda '"e para insta!ar "na v%!v"!a de expansión de1es ons"!tar en ada aso !as instr"iones de! fa1riante .
Se!eión de !a v%!v"!a de expansión )os datos de los que debemos partir para seleccionar una -E son los siguientes( Capacidad del evaporador. evaporador. Caída de presión a trav!s de la v"lvula y caídas de presión en tuberías y elementos del circuito Ddistribuidor, 'ltrosG. emperaturas emperaturas de evaporación evaporación y condensación. emperatura emperatura del refrigerante refrigerante a la entrada de la v"lvula Dsubenfriamiento. Dsubenfriamiento. Refrigerante. 0tros datos( carga bulbo, conexiones, equilibrador de presiónG Cada fabricante presenta los datos de selección de una forma distinta, aunque b"sicamente son todos muy parecidos, y en muchos casos suelen facilitar programas inform"ticos para la selección adecuada de las -EAs. e e recomendamos recomendamos que descargues descargues los correspondientes correspondientes a &)C0 &)C0 C03R0)+ y 2&340++, que puedes encontrar en las direcciones HR) que te indicamos a continuación( http(IIJJJ.ecopeland.comIalcoliterature.cfm?sec http(IIJJJ.ecopeland.comIalcoliteratur e.cfm?sectionKalco1 tionKalco1 http(IIJJJ.danfoss.comI+painI/us http(IIJJJ .danfoss.comI+painI/usiness&reasIR iness&reasIRefrigerationLandL&irLConditioningI efrigerationLandL&irLConditioningI roductsIroductL+electionLools.htm )a in9uencia de alguno de los factores comentados anteriormente en la capacidad de la v"lvula es la siguiente( evaporador. Cuanto mayor sea m"s grande deber" ser la capacidad Capacidad del evaporador. de la v"lvula. Caída de presión. &l aumentar la caída de presión aumenta la capacidad de la v"lvula. +ubenfriamiento. Cuanto mayor sea el subenfriamiento mayor ser" la capacidad de la v"lvula. En el caso del subenfriamiento debemos tener en cuenta que un subenfriamiento excesivo excesivo disminuye la l a capacidad del evaporador. evaporador. emperatura emperatura de evaporación. evaporación. Cuanto menor sea sea la temperatura de evaporación menores menores ser"n los cambios de presión para una determinada variación de la temperatura de evaporación, ya que la curva p> es m"s plana a ba#as temperaturas de evaporación, tal como se puede observar en la 'guras de las curvas p> p> que hemos dibu#ado anteriormente o comprobar empleando la regla del frigorista.
VAL ALVULAS VULAS DE EXP EXPANSIÓN ANSIÓN ELE(T)ÓNI( ELE(T)ÓNI(A A ara controlar controlar la cantidad de refrigerante que se de#a pasar hacia el evaporador se han empleado tradicionalmente las v"lvulas de expansión termost"ticas que dan resultados su'cientemente su'cientemente satisfactorios para el control de las m"quinas frigorí'cas. En la actualidad, los equipos frigorí'cos han evolucionado e incorporan i ncorporan nuevas funciones como la telegestión, ahorro energ!ticoG, energ!ticoG, lo que ha llevado al empleo de v"lvulas de expansión controladas controladas por medio de una se@al el!ctrica. & este tipo de v"lvulas de expansión se les llama v"lvulas de expansión electrónicas, aunque en algunos casos no son m"s que v"lvulas solenoides gobernadas por un controlador electrónico cuya comple#idad varía seg$n las funciones que incorpore el equipo frigorí'co. &dem"s del equipo electrónico que gobierna la v"lvula ser"n necesarios una serie de sensores de temperatura y presión para poder controlar los distintos par"metros par"metros de funcionamiento de la m"quina y abrir o cerrar, en consecuencia, la v"lvula. En la 'gura aparece una v"lvula de expansión electrónica 2&340++ y bobinas de repuesto. &l igual que la -E, est"n formadas por un cuerpo de v"lvula y un ori'cio intercambiable. &dem"s llevan una bobina en la parte superior que ser" la encargada de abrir o cerrar la v"lvula. El funcionamiento de este tipo de v"lvulas puede estar basado en la tecnología MB DBodulación del ancho de pulso o ir equipadas con un motor paso a paso que se encuentra ubicado en la parte superior y que va unido por medio de un e#e con el ori'cio y la corredera.
ara el control de estas v"lvulas se necesita un controlador electrónico similar al indicado en la imagen siguiente. &dem"s del controlador puedes ver sondas de temperatura, transmisor de presión, v"lvulas e indicadores de panel.
El n$mero de sondas para reali*ar el control puede variar de un equipo a otro, pero de forma gen!rica pueden tener cinco sondas, tal como aparece en el evaporador de la 'gura siguiente, en la que se mide( +;( emperatura de entrada al evaporador. +<( emperatura yIo presión de salida del evaporador. +=( emperatura del aire de entrada al evaporador. +( emperatura de salida del aire del evaporador. +1( +ensor para 'n de desescarche.
El funcionamiento por control del ancho de pulso DMB est" basado en la relación entre los tiempos de conexión Dv"lvula abierta y el ciclo de traba#o, que es de F segundos. )a v"lvula sólo puede estar abierta o cerrada, pero no tiene posiciones intermedias. En la 'gura =< podemos ver distintas relaciones entre los tiempos de conexión y de traba#o que dan lugar a valores medios de abertura de la v"lvula del 17N, ;5N y 51N.
TU5OS (APILA)ES ( APILA)ES 7 V8LVULAS V8LVULAS AUTO38TI(AS AUTO38TI(AS En sistemas sencillos, como pueden ser refrigeradores refrigeradores dom!sticos, vitrinas expositoras,equipos expositoras,equipos de aire acondicionado de poca potenciaG, se emplean como dispositivos de expansión tubos capilares o aparatos que tienen una restricción '#a, es decir, que no regulan la cantidad de refrigerante líquido que pasa hacia el evaporador. evaporador. Estos dispositivos de expansión tienen la venta#a de ser muy simples, aunque al no regular el paso de refrigerante sólo tienen sentido cuando la carga frigorí'ca no est" sometida a grandes variaciones. )as v"lvulas autom"ticas se emplean con menos frecuencia, pero por tratarse de un dispositivo de expansión las comentaremos brevemente brevemente..
T"1o api!ar Este dispositivo de expansión sólo consiste en un tubo de cobre con un di"metro interior calibrado, cuyos valores suelen encontrarse entre entre 7,F y <,1 mm, y con una longitud variable en función de la caída de presión que se desee obtener. Oeneralmente suelen emplearse en equipos fabricados en serie donde la carga frigorí'ca puede suponerse que no sufre grandes variaciones. ara determinar la longitud y di"metro interior del tubo suele recurrirse a procedimientos experimentales, experimentales, aunque existen tablas y gr"'cos que permiten determinar determinar de forma aproximada el tama@o del tubo capilar. Este dispositivo no tiene partes en movimiento y por tanto no se encuentra sometido a desgaste. En el supuesto de que fuese necesario sustituir el capilar por otro debemos elegir uno con las mismas características Ddi"metro interior y longitud que el original. En el caso de no disponer de uno igual podríamos emplear alguna tabla o gr"'co que nos daría una longitud aproximada del nuevo capilar. capilar. En la 'gura =F aparecen gr"'cos de 2anfoss para seleccionar tubos capilares para compresores herm!ticos. herm!ticos. +e ha indicado un e#emplo de cómo seleccionaríamos el tama@o aproximado del capilar suponiendo una capacidad del compresor de =77 vatios y una temperatura de condensación aproximada aproximada de 17 8C. )os gr"'cos que se indican cambian seg$n el refrigerante, en nuestro caso hemos supuesto R>;=a.
)a instalación del tubo capilar en la m"quina se reali*a soldando una parte del mismo a la tubería de aspiración, evitando de esta forma que se evapore demasiado refrigerante durante el proceso de expansión, tal como puedes observar en la 'gura =5.
En las m"quinas que llevan tubo capilar durante los l os periodos de parada se produce una igualación de las presiones entre el lado de alta y el de ba#a presión, y mientras esto ocurre contin$a el paso de refrigerante líquido desde el condensador al evaporador. evaporador. Este proceso suele durar aproximadamente unos cinco minutos. Cuando la m"quina vuelva a ponerse en marcha, el compresor arranca pr"cticamente
en vacío ya que las presiones de alta y ba#a son iguales, lo que permite emplear motores motores con ba#o par de arranque )+ D Low Start Torque , como veremos en la unidad dedicada a los compresores. )a $nica avería que puede producirse sería debida a una obstrucción como consecuencia de ceras, humedadG, por lo que debe reali*arse la alimentación del capilar por medio de un 'ltro secador similar al indicado en la 'gura =. )as m"quinas con tubo capilar para la expansión deben llevar la carga de refrigerante exacta ya que carecen de recipiente recipiente de líquido, por lo que el condensador debe ser capa* de almacenar todo el refrigerante en el caso de producirse una obstrucción del tubo. En la actualidad se utili*an otros sistemas de expansión, especialmente en los equipos de aire acondicionado D'g. =6, que sustituyen al capilar y que se comportan de forma similar a !ste.
En la 'gura 7 aparece uno de estos sistemas de la 'rma &RPER, en las que el pistón es intercambiable seg$n la capacidad del sistema. 0bserva en l a 'gura cómo aparece apa rece un código para identi'carlo.
V%!v"!a a"tom%tia )a v"lvula de expansión autom"tica mantiene una presión constante en el evaporador independientemente independientemente de la carga frigorí'ca. En la 'gura ; aparecen algunas de estas v"lvulas.
Este tipo de v"lvulas son similares a las v"lvulas de expansión termost"ticas aunque carecen de bulbo. oseen oseen una agu#a y asiento, unidos a un diafragma, que por un lado est" unido al evaporador y por el otro abierto a la atmósfera. +obre el diafragma de la v"lvula act$an las siguientes fuer*as( resión atmosf!rica y presión e#ercida por el muelle que tienden a abrir la v"lvula. resión del evaporador y de un muelle situado en la parte inferior de la agu#a, que no es regulable, y que tienden a cerrar la v"lvula.
E! f"nionamiento& de forma simp!i#ada& simp!i#ada& es omo sig"e$ ;. &l aumentar la carga frigorí'ca aumenta la presión de evaporación y la v"lvula tiende a cerrar, alimentando con menos líquido al evaporador, lo que provocar" un aumento del recalentamiento. <. &l disminuir la carga frigorí'ca la l a presión de evaporación tiende a disminuir y la v"lvula abre inyectando m"s líquido en el evaporador, por lo que se corre el riesgo de que llegue líquido al compresor. =. En todo momento la v"lvula intenta mantener una presión de evaporación constante, y por tanto una temperatura de evaporación, independientem i ndependientemente ente de las condiciones de carga. Como podemos ver, esta v"lvula funciona de forma inversa a la v"lvula de expansión termost"tica. )as aplicaciones principales de este tipo de v"lvulas son aquellos equipos que no presentan variaciones de carga o en aquellos casos en los que no deseamos que la temperatura de evaporación disminuya por deba#o de un determinado valor, aunque esto puede lograrse con otros m!todos. Es de destacar que con este tipo de v"lvulas se limitan las sobrecargas del motor del compresor al limitar la presión de evaporación.
)ESU3EN
/0 UNA V8LVULA DE EXPANSIÓN TE)3OST8TI(A (ON 3OP$ a. )imita las presiones de aspiración al valor del B0 de la v"lvula. b. Evita que la presión de evaporación disminuya por deba#o del valor del B0. B0. c. Qmpide el arranque de la m"quina hasta que no se alcance l a m"xima presión operativa.
+0 UN AU3ENTO DEL SU5EN*)IA3IENTO$ a. &umenta la capacidad de la v"lvula de expansión. b. 2isminuye la capacidad de la v"lvula de expansión. c. El subenfriamiento no in9uye en la capacidad de la v"lvula de expansión.
-0 EN UN EVAPO)ADO) (ON VA)IOS (I)(UITOS EN PA)ALELO 7 (OLE(TO) DE SALIDA$ a. +e debe instalar una v"lvula de expansión termost"tica con equilibrador externo. b. )os evaporadores no tienen circuitos en paralelo. c. +e debe emplear una v"lvula con equilibrador interno y carga B0.
90 EN UN SISTE3A (ON TU5O (APILA)$ a. )a carga de refrigerante debe ser lo m"s exacta posible. b. +e puede modi'car la l a capacidad cambiando el ori'cio del capilar. c. El recalentamiento permanece permanece constante.
:0 EN UNA V8LVULA DE EXPANSIÓN TE)3OST8TI(A& (A35IANDO LOS O)I*I(IOS$ a. +e modi'ca el recalentamiento. recalentamiento. b. +e modi'ca la capacidad de la v"lvula. c. )os ori'cios deben cambiarse, al menos, cada cinco a@os para evitar posibles obstrucciones y bloqueos de la v"lvula.
;0 EN UNA V8LVULA TE)3OST8TI(A LAS P)ESIONES
c. )a presión del bulbo y la del muelle.
=0 (UANDO EXISTE INTE)(A35IADO) DE (ALO) A LA SALIDA DEL EVAPO)ADO) ( a. El bulbo se instala antes del intercambiador. intercambiador. b. El bulbo se instala despu!s del intercambiador. intercambiador. c. El bulbo se instala i nstala sobre el intercambiador. intercambiador.
>0 (ON UNA V8LVULA DE EXPANSIÓN ES 3U7 PE
