ELEMENTOS DE EXPANSION

La misión de los elementos de expansión es la de controlar el paso de refrigerante y separar la parte de alta con la de baja, los diferentes tipos de elementos de expansión son:

• Tubo capilar.
• Válvula de expansión termostática.
• Válvula de expansión automática.
• Válvula manual.
• Válvula de flotador en alta presión.
• Válvula de flotador en baja presión.
• Válvula electrónica.

TUBOS CAPILARES.
Los tubos capilares se utilizan habitualmente como elementos de expansión en pequeñas instalaciones por las razones siguientes:

• Facilidad de instalación.
• Bajo coste.
• Fiabilidad, no hay piezas en movimiento.
• Permiten la utilización de compresores de bajo par de arranque por el buen equilibrio de presiones.

Cuando el refrigerante líquido entra dentro del tubo capilar se produce una estrangulación, (aumenta la velocidad y disminuye la presión) debido a esto parte del líquido se evapora al cambiar de presión.
Para evitar que se evapore todo el líquido antes de entrar al evaporador se suele soldar junto con la línea de aspiración para evitar que robe calor del exterior.

Cuando ponemos en marcha el compresor empezamos regar el evaporador, se evapora y va avanzando el refrigerante, se suele colocar un termostato en la línea de aspiración antes del compresor para pararlo cuando llegue el refrigerante en estado líquido.
Al parar el compresor todo el refrigerante pasa al evaporador al no haber nada que lo impida y gracias a la diferencia de presiones.
Por esta razón no se puede utilizar recipiente en instalaciones con tubo capilar y hay que tener cuidado al dimensionar el filtro ya que este podría hacer de recipiente.
Al estar las presiones igualadas el motor arranca sin muchos esfuerzos.
Los equipos congeladores suelen llevar un separador de partículas para evitar los golpes de líquido.
En la placa de características del equipo ha de llevar el peso de refrigerante que ha de llevar la instalación ya que la carga es crítica.
El tubo está calibrado, la potencia frigorífica está en función con el diámetro y la longitud del tubo.
La carga exacta para estos equipos es cuando todo el refrigerante está evaporado en el evaporador en el momento en que el compresor está parado.
Ajustamos las condiciones de trabajo de los equipos con tubo capilar con la carga de refrigerante;
Una carga escasa es causa de una temperatura de evaporación demasiada baja, lo que tiene como consecuencia la disminución del rendimiento frigorífico y por lo tanto aprovechamiento solamente parcial del evaporador.
En cambio una carga demasiado fuerte es causa de una presión demasiado elevada y conduce a la sobrecarga del compresor pudiéndole llegar golpes de líquido.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS

Las válvulas de expansión termostáticas están formadas por:

• bulb Es un elemento cargado con el mismo refrigerante que hay que controlar. La presión que ejerce este refrigerante depende de la temperatura al final del evaporador y actúa sobre el orificio calibrado de la válvula.

La presión del bulbo es presión de apertura (a más temperatura mayor apertura).

• Tornillo de recalentamiento, va ajustado de fábrica con 4ºC (respecto la presión de baja), la presión que ejercemos con el tornillo contrarresta la presión del bulbo.

Pcierre = Ptornillo + Pbaja
Papertura = Pbulbo

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA CON COMPENSACIÓN INTERNA:
Una vez entra el refrigerante en el evaporador va robando calor del medio a enfriar y se va evaporando. Hasta el momento que no llegue líquido al bulbo y lo enfríe la válvula de expansión no cerrará.
Cuando conseguimos enfriar el bulbo y el recalentamiento es de 4ºC empezamos a cerrar la válvula.
Una vez cerrara la válvula aumenta el recalentamiento y por lo tanto la presión del bulbo vuelve abrir la válvula.
Este tipo de válvulas no son recomendables para evaporadores que existan grandes pérdidas de presión.

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICAS DE COMPENSACIÓN EXTERNA.
Cuando las pérdidas de carga en el evaporador son considerables se emplean válvulas de expansión de compensación externa.
Estas a diferencia de las anteriores toman la presión de baja al final del evaporador justo detrás del bulbo, de esta manera aunque existan pérdidas de carga la presión de baja es más exacta.
Por ejemplo si tenemos pérdidas de presión la presión de baja es de 0,6 bar pero al principio tengo 1,1 bar.
La presión de cierre sería 1,1 + 0,5 (tornillo) = 1,6 bar, por lo tanto el bulbo debe estar a más de –18ºC para que la válvula empiece a regar.
Entonces necesito 12ºC de recalentamiento (0,6 bar = -30ºC) no regamos todo el evaporador.
Con una válvula de compensación externa la presión que existe después de la válvula ya no es importante, cogemos la que existe después del bulbo que es la presión de aspiración.

NORMAS DE COLOCACIÓN DEL BULBO:

• Debe estar bien amarrado al tubo, no debe ir con cinta aislante o tiras de plástico, se debe colocar con la presilla metálica que suele acompañar.
• Colocarlo en una superficie limpia y lisa, no se debe colocar sobre un codo, curva o soldadura.
• El bulbo tiene una hendidura que es la que se aloja sobre el tubo.
• No colocar el bulbo en la parte baja del tubo ya que por esa parte es por donde circula el aceite que hace de capa aislante. Se debe colocar entre las 2 y las 4.

El bulbo se debe colocar siempre en tramos horizontales, en los casos que sólo se pueda colocar en un tramo vertical se colocará con el bulbo hacia arriba.

Se debe aislar siempre el bulbo para que no le afecte en su funcionamiento las corrientes de aire, se debe colocar siempre dentro del medio a enfriar.
El tubo de compensación exterior debe estar entre 10 o 15 cm después del bulbo.

DISTRIBUIDORES:
Si dividimos un evaporador en varias secciones conseguimos un mayor rendimiento ya que reducimos las pérdidas de carga y se mantiene una temperatura de salida del evaporador más uniforme.

Para ello se utilizan distribuidores que pueden ser de caída de presión o de efecto Venturi.

La distancia entre la válvula de expansión y el distribuidor a de ser mínima, a la salida, la longitud de los tubos que alimentan a cada tramo de evaporador también ha de ser mínimo y además han de tener todos la misma longitud así evitamos que un tramo esté mejor regado que otro.

El de efecto Venturi reparte la misma proporción de gas y líquido en cada tubo ya que gracias a la reducción que lleva aumenta la velocidad y mezcla el gas y el líquido.
La pérdida de presión que ejerce este distribuidor es de ½ kilo y funciona en cualquier posición.

VÁLVULAS M.O.P.:
Si añadimos mucha carga térmica en una cámara (teníamos –20ºC y pasamos a 0ºC). dentro del evaporador se nos evapora más gas, la válvula no cierra y el compresor trabaja más.
Para evitar que el consumo del compresor sea elevado se coloca una válvula de expansión MOP o de presión de operación máxima.
Este tipo de válvulas nos limita la presión máxima de trabajo, por ejemplo una válvula MOP fijada a -20ºC significa que la presión máxima de evaporación que deja pasar es de 1,5bar.
Esto se consigue llenando el bulbo de gas con un poco de líquido que se evapora a –20ºC o a la temperatura de la presión máxima de trabajo que queramos conseguir.
Si la temperatura es inferior a –20ºC podemos controlar el recalentamiento pero si superamos esta temperatura el líquido se evapora y el bulbo no es capaz de dar más presión de apertura y va cerrando la válvula hasta que se consigue la presión adecuada.
Escalas de las válvulas:

VÁLVULA DE EXPANSIÓN AUTOMÁTICA:
Físicamente es parecida a la termostática pero sin bulbo

Esta válvula mantiene la presión del evaporador constante.
Si ajustamos la válvula a 1 bar, si el evaporador está a menos vence la fuerza del resorte y abre la válvula.
En el momento en que el evaporador alcance 1,1 bar la válvula cierra.
No se puede utilizar con solenoide se usa en instalaciones que cierran por temperatura.
Tiene bastantes inconvenientes el uso de este tipo de válvulas:

• Si tenemos la cámara a 20ºC en el evaporador tenemos 8 bar y la válvula está cerrara.
• Por lo tanto dejará pasar poco refrigerante y tardará horas en conseguir la temperatura.
• Al contrario si tenemos la cámara muy fría, porque se ha estropeado el termostato, tenemos menos presión en el evaporador y por lo tanto vence la presión del muelle y entra aún más liquido llegando retorno al compresor.

VÁLVULA DE EXPANSIÓN MANUAL
Es parecida a una llave de paso, se utiliza en grandes instalaciones bajo la supervisión de un mecánico.

VÁLVULAS DE FLOTADOR:
Se usa en evaporadores inundados, mantienen un nivel de líquido en el evaporador. A medida que se evapora el líquido la bolla abre la válvula y entra líquido en el evaporador. El gas evaporado se va al condensador.

VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA.
Esta formado por una válvula solenoide conectada a un microprocesador el cual lleva un programa y dos sondas, una conectada al principio y otra al final del evaporador.

Podemos trabajar con mucha precisión, hasta con 1ºC de recalentamiento.

Compatir esta nota en