ESTUDIO DEL TÉCNICO: CÓMO FUNCIONAN Y CÓMO SON LAS VÁLVULAS DE EXPANSIÓN

En la refrigeración, las válvulas de expansión regulan la entrada de refrigerante al evaporador para que se alimente con la cantidad necesaria de una manera continua y uniforme, de tal modo que permita mantenerlo en una completa actividad durante todo el ciclo de funcionamiento a la presión de ebullición del refrigerante correspondiente a la temperatura deseada; al mismo tiempo que se mantiene en el condensador la presión impuesta por el medio que se usa para condensar.

Estas válvulas de acuerdo a su funcionamiento se clasifican en:

• Válvulas de expansión fijas o manuales (MEV o MXV)

• Válvulas de expansión automáticas (AEV o AXV)

• Válvulas de expansión termostáticas (TEV o TXV)

• Válvulas de expansión electrónicas (EEV o EXV)

• Válvulas de expansión de flotador (FEV o FXV).

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN FIJAS Y MANUALES

Estas son válvulas que regulan a mano y muchas veces se usan como simples válvulas de paso, aunque también hay válvulas tipo aguja (punzón y asiento cónicos) especialmente diseñadas para esto.

La principal dificultad en su uso radica en que deben regularse manualmente cada vez que cambia la carga, para evitar escasez o sobrealimentación de refrigerante líquido en el evaporador. Además debe abrirse o cerrarse cada vez que arranque o pare el compresor.

Estas válvulas solo se usan en algunos sistemas como el control auxiliar de refrigerante. Generalmente se instalan en una línea de derivación (by pass) con una válvula de expansión de funcionamiento automático.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN AUTOMÁTICAS

Son válvulas que actúan principalmente por los efectos de la presión del lado de baja del sistema y de la tensión de un resorte que, una vez ajustado para que una presión deseada en el evaporador, la válvula operará automáticamente para regular el flujo de refrigerante líquido, manteniendo dicha presión constante, aunque varíe la carga.

Este tipo de válvulas (figura 1) se componen de un diafragma o membrana (puede ser un fuelle) flexible sujeta a la presión atmosférica (Pat) y a la presión de un resorte de descompresión (Prc) que son casi constantes. En la parte inferior del diafragma actúa la presión del refrigerante, a su entrada en el evaporador o presión del evaporador (Pe) y la presión del resorte de regulación (Prr), cuya tensión puede variarse mediante el tornillo que hay en la parte inferior de la válvula.

Bajo un ajuste predeterminado del resorte de regulación, el diafragma se curva ligeramente hacia abajo cuando disminuye la presión en el evaporador, por lo cual el vástago desplaza a la aguja o punzón de su asiento. El refrigerante penetra entonces al evaporador hasta que aumenta la presión del mismo, volviendo el diafragma a su posición inicial.

Durante el funcionamiento del equipo de refrigeración, esta válvula logra que la presión de succión se mantenga; por ello, para la parada y puesta en marcha del equipo debe usarse un control de temperatura y nunca un control de presión.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS

Estas válvulas (figura 2) mantienen un grado de sobrecalentamiento del vapor o gas refrigerante casi constante a la salida del evaporador; esta circunstancia permite mantener el evaporador completamente lleno con refrigerante bajo cualquier condición de carga del sistema, sin el peligro de que llegue líquido por la línea de succión al compresor. Por lo expuesto, estas válvulas se adaptan a los sistemas de refrigeración con amplias y frecuentes variaciones de carga.

Cabe mencionar que por regla general, las válvulas de expansión vienen ajustadas de fábrica para grados de sobrecalentamiento entre 4 y 6 ºC (8 y 10 ºF) y, puesto que este ajuste es satisfactorio para la mayoría de las aplicaciones, no debe cambiarse excepto cuando sea absolutamente necesario.

Estas válvulas pueden usarse en sistemas con más de un evaporador y se pueden instalar en cualquier posición.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICAS

La función que realizan es la misma que la válvula de expansión termostática, pero en lugar de utilizar un bulbo que utilizan una serie de sondas de presión o temperatura colocadas en sitios estratégicos para un correcto funcionamiento (figura 3).

Para la expansión del refrigerante hay dos tecnologías: una se usa servomotores por pasos y otra por pulsos, lográndose inyectar la cantidad adecuada de acuerdo la carga térmica del evaporador. Al no tener bulbo con carga termostática se consiguen sobrecalentamientos a la salida del evaporador menores y más exactos.

Sus elementos fundamentales son:

• Controlador/termostato en su caso • La válvula electrónica propiamente dicha • Las sondas de medición o sensores de presión y de temperatura

Es importante mencionar que la válvula de expansión electrónica sustituye a la válvula de expansión termostática y a la válvula solenoide.

Una de sus principales características es que una misma válvula y su control pueden operar a diferentes temperaturas son compatibles con varios refrigerantes como R-134a, R22, R-404A, R-507, R-744.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN DE FLOTADOR

Por último tenemos este tipo de válvulas donde los evaporadores inundados

trabajan con refrigerante líquido, con el cual se llena por completo a fin de que toda la superficie interior del tubo tenga contacto con líquido y en consecuencia, propicie la mayor transferencia de calor. El evaporador inundado está equipado con un acumulador o colector de vapor que sirve como receptor líquido, desde donde el refrigerante líquido es circulado por gravedad a través de los circuitos del evaporador (figura 4).

El nivel del líquido en el evaporador se mantiene más bajo o más alto mediante un control de flotador. Asimismo, el vapor generado por la acción de ebullición del refrigerante en los tubos se separa del líquido en la parte superior del acumulador, desde ahí se extrae directamente a través de la línea de succión con el gas que se forma, como consecuencia de la reducción de presión delo refrigerante desde la presión del condensador hasta la presión que se tiene en el evaporador.

Los controles de flujo refrigerante empleados en evaporadores inundados son, por lo general, de tipo flotador.

El control de flotador de presión baja (flotador en el lado de baja presión) actúa para mantener un nivel constante de líquido en el evaporador inundado, regulando el flujo de refrigerante líquido hacia la unidad, de acuerdo con la rapidez a la cual el suministro de líquido está siendo agotado por la evaporación. Este responde solo a nivel de líquido del evaporador y mantiene lleno de refrigerante líquido al evaporador hasta el nivel deseado para todas las condiciones de carga, independientemente de la temperatura y presión que se tenga en el evaporador.

Al igual que la válvula de flotador de baja, la válvula de flotador de alta controla el flujo refrigerante para tener un determinado nivel de líquido en el evaporador, de acuerdo con la rapidez a la cual el líquido está siendo evaporado. Sin embargo, mientras la válvula de flotador de baja controla directamente el nivel de líquido en el evaporador, la válvula de flotador de alta está localizada en el lado de presión alta del sistema y controla indirectamente la cantidad de líquido en la cámara de flotador, en la cual se encuentra a alta presión.