Válvula de expansión termostática

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Válvula de expansión termostática
Válvula de expansión termostática para R22 tipo TEX2 instalada en evaporador frigorífico.
Esquema en corte de una Válvula de expansión termostática con orificio fijo y sin línea de equilibrio de presión externa.
Válvula de expansión termostática modelo PHT
para alta presión.
Válvula de expansión termostática compensada externamente modelo TE5 para aplicaciones frigoríficas.
Montaje de VET con compensación externa y
bulbo sensor en evaporador.

Una válvula de expansión termostática (a menudo abreviado como VET o válvula TX en inglés) es un dispositivo de expansión el cual es un componente clave en sistemas de refrigeración y aire acondicionado, que tiene la capacidad de generar la caída de presión necesaria entre el condensador y el evaporador en el sistema. Básicamente su misión, en los equipos de expansión directa (o seca), se restringe a dos funciones: la de controlar el caudal de refrigerante en estado líquido que ingresa al evaporador y la de sostener un sobrecalentamiento constante a la salida de este. Para realizar este cometido dispone de un bulbo sensor de temperatura que se encarga de cerrar o abrir la válvula para así disminuir o aumentar el ingreso de refrigerante y su consecuente evaporación dentro del evaporador, lo que implica una mayor o menor temperatura ambiente, respectivamente.

Este dispositivo permite mejorar la eficiencia de los sistemas de refrigeración y de aire acondicionado, ya que regula el flujo másico del refrigerante en función de la carga térmica. El refrigerante que ingresa al evaporador de expansión directa lo hace en estado de mezcla líquido/vapor, ya que al salir de la válvula se produce una brusca caída de presión producida por la "expansión directa" del líquido refrigerante, lo que provoca un parcial cambio de estado del fluido a la entrada del evaporador. A este fenómeno producido en válvulas se le conoce como flash-gas.


Contenido

Fundamentos

A diferencia de las otras válvulas y dispositivos de expansión, la VET mantiene un grado constante de sobrecalentamiento a la salida del evaporador lo que permite operar el evaporador a plena carga de refrigerante sin peligro de un eventual ingreso de líquido a la succión del compresor, ya que el refrigerante que abandona el evaporador lo hará en estado de vapor sobrecalentado en su totalidad. Es por esto que la VET es adecuada en sistemas con variaciones de carga térmica.

Las fuerzas que interact√ļan en el flujo de refrigerante son ‚Äďb√°sicamente- tres: la Presi√≥n al interior del evaporador (de evaporaci√≥n), Presi√≥n ejercida por el husillo de ajuste de recalentamiento, y la Presi√≥n ejercida por la mezcla l√≠quido/vapor que se tiene al interior del bulbo sensor (presi√≥n del fluido potencia), la cual debe ser igual a la sumatoria de las anteriores para que la v√°lvula opere de manera correcta.

P_{Bulbo}= \ P_{Husillo} + \ P_{Evap.} \,

De esta manera, al variar la presión de evaporación, debe variar también la presión de la mezcla líquido/vapor al interior del bulbo sensor -ya que la presión del husillo es constante- para mantener el equilibrio de presiones. Cada vez que esta condición de equilibrio se rompa, es decir aumente la presión de evaporación, habrá flujo de refrigerante hasta que la presión del bulbo se eleve lo suficiente como para establecer el equilibrio de tensiones.

Respecto de la presi√≥n ejercida por el husillo ‚Äďconocido tambi√©n como tornillo o resorte-, esta es la necesaria para lograr el ‚Äúajuste por sobrecalentamiento‚ÄĚ y viene ya calibrada por los fabricantes de las v√°lvulas (5¬ļ a 10¬ļF). Aumentar la tensi√≥n implica incrementar el sobrecalentamiento lo que conlleva a disminuir la superficie efectiva del evaporador; disminuir esta tensi√≥n puede llevar el evaporador a una condici√≥n de sobrealimentaci√≥n indeseada. Por lo tanto no se recomienda intervenir este ajuste; una intervenci√≥n, es decir una regulaci√≥n al husillo, implica por lo general que se ha realizado una mala selecci√≥n de la v√°lvula. No obstante lo anterior, es posible una excepcional regulaci√≥n del husillo en el caso que el valor nominal de la carga t√©rmica var√≠e de forma definitiva, sin que ella escape a la capacidad y rango de operaci√≥n de la v√°lvula.

V√°lvulas VET Compensadas Externamente

Esta variante de la válvula VET es la solución ante una problemática más que habitual en la instalación frigorífica: la pérdida de carga que experimenta el refrigerante al interior del evaporador. Asimismo existe también la posibilidad de conexión de fittings como distribuidores a la entrada del evaporador lo que genera una inmediata caída de presión de 0,5 bar como mínimo.

Por su parte, un sistema frigorífico que se ve expuesto a constantes y bruscas variaciones de carga térmica debe tener como dispositivo de expansión una de estas válvulas ya que una sin compensación no asegura evaporar de manera total el refrigerante contenido en el evaporador y de manera eficiente -un problema frecuente en los arranques del compresor-, o bien habría que disminuir la superficie efectiva del mismo, en desmedro de su rendimiento.

La v√°lvula VET compensada externamente se complementa con una l√≠nea (tuber√≠a) de compensaci√≥n conectada entre la salida del evaporador ‚Äď6 √° 8 pulgadas despu√©s del bulbo sensor- y un diafragma intermedio, de manera tal que las fuerzas que interact√ļan son:

P_{Bulbo}= \ P_{Husillo} + \ P_{Evap.} \ + \ P_{Comp.} \,

Las válvulas VET compensadas externamente se deben utilizar cuando las caídas de presión al interior del evaporador, o por accesorios, son mayores a 0,2 [Kg/cm2] ó 4 psig. No obstante lo anterior, este tipo de válvulas puede usarse en todas las aplicaciones de refrigeración ya que esta no presenta desventajas operacionales como las VET sin compensación.



Ambos tipos de v√°lvulas VET son posibles de encontrar con orificios de expansi√≥n tanto fijos como intercambiables. Estos orificios intercambiables ‚Äďsujetos a sencillos c√°lculos- tienen la ventaja de que con un mismo cuerpo de v√°lvula, el cual opera dentro de un rango y bajo un valor nominal de capacidad m√°xima, se pueden generar distintas ca√≠das de presi√≥n y capacidades frigor√≠ficas en funci√≥n de orificio seleccionado.

Asimismo cada v√°lvula es seleccionada seg√ļn el refrigerante que ocupe el sistema frigor√≠fico. Es decir, existen v√°lvulas VET exclusivas para cada refrigerante; esto es principalmente por el fluido potencia que est√° contenido en el bulbo sensor el cual debe tener compatibilidad termodin√°mica con el refrigerante en el circuito. Por su parte refrigerantes como el amon√≠aco requieren cuerpos de v√°lvula especiales sin componentes de cobre ya que estos generan reacci√≥n corrosiva.

Componentes de V√°lvula VET

Se compone de:

  • Un cuerpo compuesto por una c√°mara en la cual se produce la expansi√≥n, al pasar el fluido refrigerante a √©sta a trav√©s de un orificio cilindro-c√≥nico obturado parcialmente por un v√°stago, y los tubos de entrada y salida del fluido.
  • Un elemento o fluido potencia que act√ļa sobre el v√°stago para abrir o cerrar el paso de refrigerante a la c√°mara de expansi√≥n.
  • Un husillo regulador o tornillo que nos limita la cantidad m√≠nima de caudal.
  • Un bulbo sensor situado a la salida del evaporador, conectado por un capilar al elemento de potencia y que act√ļa sobre √©ste.
  • Una tuber√≠a de compensaci√≥n de presi√≥n conectado tambi√©n a la salida del evaporador, y que ayuda a funcionar al obturador. Este accesorio es necesario s√≥lo para la VET compensada externamente.

Ventajas de la V√°lvula VET

  • Son especialmente adecuadas para inyecci√≥n de l√≠quido en evaporadores "secos", en los cuales el recalentamiento a la salida del evaporador es proporcional a la carga de √©ste.
  • Regulan activamente la expansi√≥n al ser activadas por el sobrecalentamiento. La inyecci√≥n se controla en funci√≥n del sobrecalentamiento del refrigerante.
  • El sobrecalentamiento constante en la l√≠nea de gas evita la posibilidad de ingreso de refrigerante en estado l√≠quido a la succi√≥n del compresor.

Bibilografía

  • Dossat, Roy J. (2001). Principios de Refrigeraci√≥n. Ed. CECSA. OCLC 50105895. 

Véase también

Enlaces externos


Wikimedia foundation. 2010.

Mira otros diccionarios:

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