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Válvulas de Expansión TIPOS
Cdt. 3º “Ing” Oscar David Ortiz de Zevallos Martinez 17/06/09
INTRODUCCIÓN En este trabajo lo que vamos a desarrollar son las válvulas de Expans Expansión ión.. Para Para poder poder entend entender er mejor mejor acerca acerca de ellas, ellas, debemo debemos s partir explicando de donde se derivan. En la tecnología de la refrigeración refrigeración,, un dispositivo de expansión es un componente que reduce la presión de un fluido haciendo que pase de un estado de más alta presión y temperatura a uno de menor presión y temperatura. Al darse la expansión del líquido en un ambiente de menor presión, se evapora parcialmente
reduciéndose la temperatura al absorber calor del mismo. A su salida se pretende tener un aerosol aerosol,, pequeñas gotas de refrigerante en suspensión, que facilite la posterior evaporación. Son empleados en sistemas de refrigeración y aire acondicionado, acondicionado, entre los que tenemos: •
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El tuvo capilar (en los refrigeradores domésticos y pequeños sistemas climatizadores). La vál válvul vula a de exp expans ansión ión (manua (manual, l, termos termostát tática ica (VET) (VET) y/o electromecánica). El restrictor : Este dispositivo además, y según su tipo, regula el caud caudal al de refri refrige gera rant nte e en circu circula laci ción ón,, adec adecuá uánd ndol olo o a la carga térmica a la que se ve sometido el sistema frigorífico, así como a las temperaturas del medio de trabajo.
VÁLVULA DE EXPANSIÓN Como ya lo mencionamos anteriormente, la Válvula de Expansión, es un tipo de Dispos Dispositi itivo vo de expans expansión ión (un (un elem elemen ento to de las las máquinas frigoríficas por compresión) en el que la expansión es regulable manual o automáticamente. Una de las ventajas que nos ofrece es que regula de una manera activa la expansión, al ser activada por el recalentamiento.
TIPOS DE VÁLVULA DE EXPANSIÓN: •
Manual: en la que la regulación se realiza mediante un tornillo.
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Termo rmostática (VET), en la cual es la temperat ratura de calentamiento del líquido (medida por el bulbo) la que regula la expansión. Termost ermostáti ática ca con compens compensaci ación ón de presión presión,, para para equipos equipos medianos o grandes o que trabajen a altas presiones. Electrónica o electromecánica.
SE COMPONE DE: •
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Un cuerpo compuesto por una cámara en la cual se produce la expansión, al pasar el fluido refrigerante a ésta a través de un orif orific icio io cili cilind ndro ro-c -cón ónic ico o obtu obtura rado do parc parcia ialm lmen ente te por por un vástago. Y los tubos de entrada y salida del fluido. Un elemento de potencia que actúa sobre el vástago para abrir o cer cerrar rar el paso de refrig rigeran rante a la cámara de expansión. Un regulador o tornillo que nos limita la cantidad mínima de caudal. Un bulbo situado a la salida del evaporador, conectado por un capilar al elemento de potencia y que actúa sobre éste. Un tubo de compensación compensación de presión presión conectado conectado también a la salida del evaporador, y que ayuda a funcionar al obturador. obturador.
TIPOS DE VÁLVULAS VÁLVULAS DE EXPANSIÓN VÁLVULA DE EXPANSIÓN MANUAL: Son válvulas de aguja que constan de una varilla metálica que acaba en una punta cónica. La var varilla se regula con un tornillo pudiendo aproximarse más o menos el cond conduc ucto to de circ circul ulac ació ión n del del flui fluido do frigorífico.
VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA: Las válvulas de expansión elec electr trón ónic icas as son son las las únic únicas as que que permiten, permiten, el funcionami funcionamiento ento ideal del del evap evapor orad ador or,, mant manten enié iénd ndol olo o lleno de líquido y gas refrigerante y permitiendo que sólo salga del mism mismo o gas sobre sobreca cale lent ntad ado o para para no dañar el compresor. Las válvulas de expansión electrónicas, además de la máxima utilización del evaporador, ofrecen una serie de ventajas con con resp respec ecto to a las válv válvul ulas as de expa expans nsiión termo ermost stát átiicas: cas: Son ideales para trabajar en aquellos casos en que las cargas sufren grandes variaciones. Donde las presiones de condensación sufren grandes cambios. Ahorran energía. Esta nueva válvula de expansión electrónica está accionada por un motor paso a paso y controlada por un microprocesador. El motor paso a paso le permite una una nota notabl ble e prec precis isió ión n en la regu regula laci ción ón con con 480 480 paso pasos s en una una carrera de 15 mm. El nuevo software de regulación implementado por Carel permite que el equipo de refrigeración ó aire acondicionado trabaje en condiciones óptimas aún con presiones de trabajo variables. Estas válvulas son ideales para la alimentación de evaporadores de equipos equipos tales como: chillers, chillers, equipos acondicion acondicionadores adores con bomba de calor, equipos para cámaras frigoríficas, etc. La misma válvula y
cont contro roll pued pueden en oper operar ar en equi equipo pos s de refri efrige gera raci ción ón a baja bajas s temperaturas y son compatibles con todos los refrigerantes R22, R134, R404, R407, Amoníaco, CO2, etc. La capacidad disponible es de 2Kw hasta 50Kw. 50Kw. El movimiento axial del PIN, da una perfecta p erfecta linealidad en el flujo refrigerante y la entrada del mismo puede ser en ambos lados, lo que la hace ideal para equipos con bomba de calor. En un chiller se puede usar esta válvula, junto con el control del chiller, ya sea Microchiller o pCO2 y mediante una salida digital de cual cualqu quie iera ra de esto estos s dos cont contro role les s habil abilit itar ar la válv válvul ula a de expansión electrónica. Es decir, le avisa cuando el compresor está en marcha o no.
VÁLVULA DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA: Una válvula termostática es una válvula de regulación accionada en función de un parámetro de temperatura de agua, de aire,… Func Funcio iona na como como un term termost ostat ato o de todo todo o nada nada y actú actúa a sobr sobre e el circuito circuito hidráulico hidráulico sobre el cual se instala. instala. Permite una regulación regulación precisa de la temperatura ambiente. Es el elemento que asegura la alimentación automática del fluido frigorífico a la evaporadora, para poder llenar ésta de líquido según las necesidades caloríficas.
Válvula de expansión termostática con igualización de presión interna. Casos de utilizacion: Utilizamos este tipo de válvulas en instalacio instalaciones nes de baja potencia potencia frigorífic frigorífica: a: El evaporador evaporador tiene tiene una sola sola bate batería ría (sin (sin dist distri ribu buid idor or de líqu líquid ido o ni cole colect ctor or). ). Cono Conoce ce el funcionamiento de la Válvula de expansión termost ostática. Controla mediante un orificio el flujo del refrigerante líquido en el evaporador, según se requiera, mediante un vástago y asiento de tipo de aguja que varía la abertura. La aguja está controlada por un diafragma diafragma sujeto a tres fuerzas. fuerzas. La presión del evaporador es ejercida debajo del diafragma y tiende a cerrar la válvula. La fuerza del resorte de sobrecalentamiento es ejercida debajo del diafragma en la dirección de cierre. Opuesta a estas dos fuerzas se encuentra la presión ejercida por la carga en el bulbo térmico que está unido al tubo de succión a la salida del evaporador; esta carga, es el mismo refrigerante que está siendo utilizado en el sistema.
Con la unidad en funcionamiento el refrigerante en el evaporador se evapora evapora a presión y temperatur temperatura a de saturación. saturación. Durante Durante el tiempo que el bulbo térmico esté expuesto a una temperatura superior, superior, éste
ejer ejerce cerá rá una una presi presión ón más más elev elevad ada a que que la del del refr refrig igera erant nte e en el evap evapor orad ador or y, por por cons consig igui uien ente te,, el efec efecto to neto neto de esta estas s dos dos pres presio ione nes s prod produc ucir irá á la aper aperttura ura de la vál válvul vula. El reso resort rte e de sobrecalentamiento tiene una presión fija que hace que la válvula se cierre siempre que la diferencia neta entre la presión de bulbo y la presión del evaporador sea inferior a la fijada para el resorte de sobrecalentamiento. A medida que se eleva la temperatura del gas refrigerante que abandona el evaporador (un aumento en el sobrecalentamiento) la presi presión ón ejerc ejercid ida a por por el bulb bulbo o térm térmic ico o colo coloca cado do en la sali salida da del del serpentín se aumenta y el flujo a través de la válvula de expansión aume aument nta; a; a medi medida da que que la temp temper erat atur ura a del del gas dism dismin inuy uye e (una (una disminución del sobrecalentamiento) decrece la presión ejercida por el bulbo térmico y la válvula de expansión se cierra ligeramente disminuyendo el flujo. Con Con un evap evapor orad ador or y una una válv válvul ula a de expa expansi nsión ón corre correct ctam amen ente te sele selecc ccio iona nada da para para la carg carga, a, la alim alimen enta taci ción ón de la válv válvul ula a de expansión será bastante estable en el punto de sobrecalentamiento dese desead ado. o. Una Una válv válvul ula a mal mal sele selecc ccio iona nada da produ produce ce un cont contro roll de refrig refrigeran erante te inadec inadecuad uado o el cual cual puede puede ocasion ocasionar ar variac variacion iones es de presión de succión del compresor y posible retorno de líquido al compresor.
VÁLVULA DE EXPANSIÓN AUTOMÁTICA:
Una válvula de expansión expansión automática automática (AEV o AXV) ó de expansión de pres presió ión n cont contro rola lada da es una una válv válvul ula a oper operad ada a por por cont contro roll de refrigerante mediante el lado de baja presión. La válvula estrangula el líquido refrigerante en la línea de líquido a una presión constante. Mientr Mientras as el compre compresor sor está está trabaj trabajand ando, o, el refrig refrigera erante nte líquid líquido o es atomizado dentro del evaporador (lado de baja presión). Un sistema que use una válvula de expansión automática es algunas veces llamado un sistema seco. El evaporador nunca se llena con líquido refrigerante pero recibe una niebla de él.
Funcionamiento: la válvula de expansión abre únicamente cuando la presión del evaporador cae o baja. La caída de presión ocurre solo cuando el compresor se enciende. El control del motor (bulbo sensor) es colocado en la línea de succión este switch se abrirá y para el moto compresor. La presión del lado de baja será suficiente para cerrar la válvula de expansión.
Estas válvulas son ajustables. Permiten la apertura de la aguja de la válvula en un amplio rango de presiones, las válvulas de expansión deben ser ajustadas ajustadas con referencia referencia a la presión atmosférica atmosférica la cual afecta afecta su operaci operación. ón. A mayores mayores altit altitudes udes la presión presión atmosfé atmosféric rica a decrece. El tornillo de ajuste debe ser modificado para presiones atmosféricas bajas. Los refrigerantes con diferentes presiones de evaporación tienen diferentes valores de ajuste para las válvulas de expansión. Hay muchos y diferentes diseños de estas válvulas de expansión. Es importante recordar que la capacidad de la válvula debe ser igual que la capacidad de la bomba.
VÁLVULA DE EXPANSIÓN AUTOMÁTICA DE DIAFRAGMAS:
Las válvulas de expansión automáticas de diafragmas tienen topes para prevenir movimient movimientos os exagerados exagerados del diafragma, diafragma, el diafragma diafragma tiene tiene corrug corrugaci aciones ones concén concéntri tricas cas para para mejora mejorarr su flexib flexibili ilidad dad.. El diafragma separa la presión atmosférica y la presión del sistema. El control de operación es efectuado por tres fuerzas básicas. Primero la fuer fuerza za de un reso resort rte e ajust ajustab able le,, este este comp compri rime me el diaf diafra ragm gma a abriendo la válvula. La segunda fuerza es un tornillo por debajo del diafragma. Este mueve el vástago y una bola cheque hacia arriba el cual cierra la válvula. La tercera fuerza es la presión de salida debajo del diafragma. Hay varias formas de diseño de válvulas de diafragma. Las Las válv válvul ulas as de expa expans nsiión aut automát omátic ica a sel sellan lan el orif orific icio io del del refrigerante durante parte del ciclo de apagado. Para balancear la presión se diseña un orificio por el cual pasa el refrigerante a través de la válvula. Típicamente es una ranura en forma de "V" en el asiento de la válvula el by pass o la apertura de flujo es muy pequeña ella no interfiere en la operación de la válvula cuando el compresor está funcionando. Cuando se use este tipo de válvulas de expansión debe usarse una carga correcta de refrigerante. De otra manera, puede pasar líquido refrigerante a la línea de succión esto causara sudoramiento o congelamiento en la línea de succión también puede dañar el compresor compre sor..
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