Tema: Válvulas de Expansión en Sistemas de Refrigeración.

Una válvula de expansión permite disminuir la presión y temperatura en este caso del refrigerante utilizado en el sistema. Existen tres tipos principales que son:

Válvula de expansión manual. Válvula de expansión automática. Válvula de expansión termostática.

1 Válvula de expansión manual.En la que la regulación se realiza mediante un tornillo. En este tipo de válvulas el sobrecalentamiento no depende de la temperatura de evaporación del refrigerante en su estado gaseoso, sino que, es fijo.

Es utilizada como válvula auxiliar de regulación de flujo del refrigerante, instalándose en una tubería de desviación.

Con frecuencia también se usa en el control del caudal a través de tuberías de purgado o sangrado.

1.1 Ventajas.Simplicidad y costo inicial bajo

1.2 Desventajas.No responde a los cambios de carga, por ser de tipo manual

1.3 Especificaciones Técnicas.Refrigerante: Amoníaco, Freón 12, Freón 22, oxígeno.Máxima presión de trabajo: 30 Kg/cm2Temperatura de trabajo: de -40ºC hasta 140ºC Tipo de pintura: Esmalte anticorrosivo brillante

1.4 Instalación.

http://www.hecam.com.ar/productos/expansion_pasaje_en_ang.html

2 Válvulas de expansión automática.Se componen de un tornillo de ajuste, resorte, fuelle o diafragma, vástago y asiento. Regula el flujo de refrigerante manteniendo la presión a la salida de la válvula o dentro del evaporador constante.

Dejará pasar refrigerante siempre que se cumpla que el valor de presión en la salida (dentro del evaporador) es menor al valor pre-fijado en su mecanismo.

En la medida que la carga térmica en el evaporador se incrementa, aumenta la presión del refrigerante y comienza a cerrar el dispositivo y reducir el flujo de refrigerante, cumpliendo su tarea de mantener constante la presión dentro del evaporador en el valor pre-fijado.

http://www.ingenierosindustriales.com/wp-content/uploads/downloads/2011/04/01.-M%C3%A1quina-Frigor%C3%ADfica-de-Compresi%C3%B3n-Mec%C3%A1nica.pdf

3 Válvulas de Expansión Termostáticas.Son desarrolladas para regular la inyección de refrigerante líquido a los evaporadores. Esta inyección de refrigerante estará siempre regulada por un elemento termostático que está situado en la parte superior de la válvula de expansión la cual es controlada en función del recalentamiento del refrigerante.

La cantidad de gas refrigerante que sale del evaporador puede regularse, puesto que la termo válvula responde a:

La temperatura del gas que sale del evaporador y la presión del evaporador.

La válvula de expansión termostática, cuyo bulbo se encuentra ubicado inmediatamente después del evaporador, se abre cuando el recalentamiento aumenta. La presión aplicada al diafragma es debido al aumento de temperatura del bulbo. Y la presión bajo el diafragma aumenta cuando la temperatura de evaporación aumenta. La diferencia de presión que corresponde al calentamiento del refrigerante se manifiesta como una fuerza que intenta abrir la válvula.

P1: La presión del bulbo que actúa en la parte superior de la membrana y en la dirección de la apertura de la válvula.

P2: La presión del evaporador, que influye en la parte inferior de la membrana y en la dirección del cierre de la válvula.

P3: La presión del muelle, que igualmente actúa en la parte inferior de la membrana y en la dirección del cierre de la válvula.

3.1 Datos Técnicos.Refrigerante: R-22, R 404-A, R-717 (amoniaco).

3.2 Consideraciones a tomar en cuenta para la elección de la Válvula Termostática.

• Refrigerante

• Capacidad del evaporador

• Presión de evaporación

• Presión de condensación

• Subenfriamiento

• Caída de presión a través de la válvula

• Igualación de presión interna o externa

3.3 Ventajas.Adecuadas para inyección de líquido en evaporadores "secos", en los cuales el recalentamiento a la salida del evaporador es proporcional a la carga de éste.

Regulan activamente la expansión al ser activadas por el sobrecalentamiento. La inyección se controla en función del sobrecalentamiento del refrigerante.

Evita la posibilidad de ingreso de refrigerante en estado líquido a la succión del compresor.

http://www.danfoss.com/NR/rdonlyres/C8C60940-CD3A-4F2D-8EB9-C5E4D386D68A/0/PFA00A105.pdf

3.4 Ejemplo de selección de una válvula de expansión térmica.3.4.1 Datos para la selección del sistema de expansión

Capacidad VET = capacidad nominal VET x factor de corrección por temperatura del líquido

Refrigerante R-410A Temperatura de condensación: 38°C Temperatura de líquido: 32°C Temperatura evaporación: 5° Pérdida de línea de líquido: 0.5 bares Distribuidor y tubos ΔP: 2.5 bares, si se desea que se cubra una demanda de 20Kw.

Selección de acuerdo a tablas de fabricantes

Para la selección de la válvula térmica se debe calcular la capacidad real de la válvula para ello se toma valores de constantes de las siguientes tablas para nuestro caso.

Factor de corrección CF de temperatura:

Para el refrigerante R410A

Vemos que para la TEMPERATURA DEL LIQUIDO es 1.06

Capacidad VET= 10.4*1.06 para la SER B = 11.02 Kw.

Capacidad VET= 28.3*1.06 para la SER C = 30 Kw.

http://www.parker.com/