Válvulas de expansión termostáticas

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Las válvulas de expansión termostática están diseñadas para garantizar el control preciso de la inyección de refrigerante líquido en un evaporador. También protegen el motor del compresor contra la penetración de refrigerante líquido. Conoce más sobre ellas en este artículo.

Adrián García / Fotos: cortesía de Danfoss

¿Cuándo es necesaria una válvula de expansión termostática?
En todos los sistemas de refrigeración y aire acondicionado (RAC) se encuentra presente un elemento de expansión. En los refrigeradores domésticos, por ejemplo, se utiliza un capilar, otros usan sólo un orificio. Así, cuando se tienen cargas un poco más grandes y se requiere un mayor control se debe utilizar una válvula de expansión termostática. Su mayor ventaja es que regulan el flujo del refrigerante a través del evaporador, controlando el sobrecalentamiento a la salida del mismo. Esto significa controlar el sobrecalentamiento útil.

La mayoría de las válvulas de expansión termostática ya tienen un minimum stable superhit (mss), una característica que contribuye a llegar más rápido a la temperatura controlando el sobrecalentamiento mínimo necesario para que el sistema pueda funcionar correctamente.

Lo más importante es identificar la aplicación RAC que se debe instalar para así saber qué válvula le corresponde. Si es para baja, media o alta temperatura, si es para un equipo de aire acondicionado, un blast freezer o un cuarto frío de congelación. Para cada aplicación es necesario seleccionar una válvula correcta y entre más claros sean los parámetros para utilizarla mejor será selección y el resultado de la eficiencia total del sistema.

Tres fuerzas en acción
Los principales componentes de la válvula de expansión termostática son el cuerpo o diafragma, que permite el flujo de refrigerante y va hacia el evaporador. En el cuerpo/diafragma actúan tres fuerzas. Una es la del resorte, que se le otorga a la válvula para poder ajustar el sobrecalentamiento. La segunda es la presión de la evaporación, que en algunas válvulas puede ser un ecualizador interno para cuando se tiene poca caída de presión en el evaporador. En la mayoría de los aires acondicionados más grandes se utiliza un neoecualizador externo que se conecta a la salida del evaporador. Este último elemento es un capilar pequeño que va directamente hacia la válvula para hacer una fuerza hacia arriba.

La tercera fuerza indispensable sería el bulbo que, a pesar de lo que se piensa, no posee el refrigerante que se está utilizando en el sistema de enfriamiento; por el contrario, tiene una sustancia creada por diferentes elementos y sustancias. Esta mezcla reacciona al calor de la tubería a la salida del evaporador. Luego, al evaporarse por completo genera una presión que va a empujar el diafragma hacia abajo. Cuando ese fluido se evapora por completo, se abre la válvula y genera la presión máxima, lo que significa que hay un alto recalentamiento a la salida del evaporador. Si ese fluido se vuelve a condensar y disminuye el volumen de la presión baja, indica que el sobrecalentamiento también está bajando.

Figura 1. Estructura interna de una válvula de expansión termostática.

¿Cuándo debemos utilizar la válvula modelo TR6?
Actualmente, en la industria RAC se utilizan válvulas de expansión termostática para prácticamente cualquier aplicación. Los modelos TU y T2, de acero inoxidable, son los más comunes para refrigeración comercial. La válvula TR6, en cambio, fue diseñada específicamente para aires acondicionados tipo minisplit canalizados (residenciales en Estados Unidos) y para sistemas comercial ligeros. Aunque trabaja con gas refrigerante R-410A, principalmente, también puede ser utilizada con otros refrigerantes fluorados como el R-32.ç

La mayoría de las válvulas de expansión termostática ya tienen un minimum stable superhit (mss), una característica que contribuye a llegar más rápido a la temperatura controlando el sobrecalentamiento mínimo necesario para que el sistema funcione correctamente.

Cabe destacar que la eficiencia energética no es producto únicamente de una parte, elemento o dispositivo dentro de las válvulas termostáticas, sino la suma de los desempeños de todos sus componentes. Entonces, entre más eficientes sean individualmente cada uno de estos, más será la eficiencia energética del sistema completo.

El modelo TR6, en específico, posee un diseño hermético capaz de satisfacer las demandas medioambientales del presente, ya que contribuye a mejorar el desempeño energético de los aires acondicionados.

Asimismo, las válvulas TR6 son capaces de lograr un control muy preciso del sobrecalentamiento y son de las preferidas por los fabricantes RAC de equipos originales del país.

Buenas prácticas para prolongarla vida útil
De acuerdo con su aplicación y tipo, las válvulas de expansión termostática se entregan con conexiones SAE roscadas o para soldar en cobre o bimetálicas de acero inoxidable/cobre. El diafragma de las válvulas se suelda con láser, lo cual garantiza una prolongada vida útil del sistema, que va de 10 a 15 años.

Los dispositivos fabricados por la marca Danfoss, por ejemplo, están dis- ponibles como válvulas completas (con orificio fijo) o por piezas (como conjuntos de cuerpo de válvula y orificio).

Un aspecto de suma importancia en los sistemas RAC es que deben ser herméticos, limpios y libres de contaminantes. Por lo general, cualquier sustancia que no sea refrigerante o aceite se le considera como un contaminante. Luego, si no se suelda con nitrógeno y hay suciedad dentro del sistema, se empiezan a tapar las válvulas

También es necesario verificar que el bulbo esté en buena posición porque a veces está suelto o no está aislado. Esto es un problema porque al ser cilíndrico puede estar midiendo la temperatura del exterior del sistema y no la interna. En consecuencia, aislar el bulbo de la válvula de expansión es muy importante para que pueda medir solamente la temperatura interna del refrigerante y no lo que está alrededor. Sólo así es posible lograr un sobrecalentamiento correcto.

 

 

Adrián García
Ingeniero Mecánico Administrador, especializado en termodinámica, compresores de refri- geración y aire acondicionado, eficiencia energética y en aplicaciones de frío, food retail y refrigeración industrial. Actualmente, se desempeña como líder del departamento de Soporte Técnico de Danfoss México.

JULIO – AGOSTO 2022