Aprende a elegir una válvula

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La inadecuada elección de este dispositivo puede generar desde inundaciones en el evaporador hasta quemaduras en el compresor.

1°C de diferencia de temperatura es suficiente para asegurar que hay subenfriamiento para que la válvula y el sistema funcionen correctamente.

Sinaí Romo.

Componente claveComponente clave para mejorar la eficiencia de un sistema de AA o Refrigeración

La válvula termostática de expansión está diseñada para regular el flujo de refrigerante líquido hacia el evaporador. Esto se logra al mantener un sobrecalentamiento predeterminado a la salida del evaporador (línea de succión), lo que asegura que todo el refrigerante líquido se evapore dentro éste, y que solamente regrese al compresor refrigerante en estado gaseoso. El sobrecalentamiento del gas en la salida del evaporador se determina en función de:

  • La temperatura del gas que sale del evaporador
  • La presión del evaporador

A pesar de que la válvula termostática de expansión permite que un sistema de refrigeración opere en un rango ligeramente más amplio de presión y condiciones de carga, si el técnico no selecciona laadecuada, el sistema no tendrá un buen desempeño; en cambio, cuando se elige el tamaño correcto, la válvula operará con una alta eficiencia y no habrá excedentes en cuanto a costos por reparación o mantenimiento.

Función

  • Reducir presión/temperatura del refrigerante
  • Suministrar la cantidad precisa de líquido al evaporador
  • Mantener constante el sobrecalentamiento del gas en la salida del evaporador, dentro del rango adecuado a su aplicación.
  • Mantener un sobrecalentamiento constante a la salida del evaporador

La válvula termo stática de expansión sólo controla el sobrecalentamiento del gas en la salida del evaporador respondiendo a la presión de evaporación y temperatura del gas de salida, con la finalidad de que el evaporador funcione a toda su capacidad.

La válvula no controla: temperatura del aire, capacidad del sistema, ni presiones de alta o baja.

Es importante saber cómo seleccionar la válvula adecuada, ya que si se instala una de mayor tamaño, va a funcionar erráticamente o a inundar el evaporador, y si la válvula es muy pequeña, no alimentará lo suficiente, lo cual también puede causar daño al compresor.

Cada fabricante de válvulas tiene una herramienta para ayudar al técnico a determinar exactamente cuál va en cada aplicación. Dicho apoyo es la carta de capacidad extendida, donde se muestra lo que cada válvula puede hacer en distinta situación. Para seleccionar la válvula en el catálogo es necesario conocer los siguientes datos:

  • Capacidad del sistema en Kcal/hr
  • BTU/hr o Ton
  • Presión/temperatura de los lados de condesación y evaporación
  • Temperatura de evaporación y   saturación del evaporador
  • Diferencia o caída de presión neta entre la entrada y salida de la VTE

Para obtener esta información, se recomienda lo siguiente:

La capacidad del sistema de refrigeración

Debe determinarse el tamaño del sistema en kcal/h o en toneladas de refrigeración (1 TR o Ton = 3,024 Kcal/hr = 12,000 BTU/hr). La temperatura promedio de un evaporador de aire acondicionado es de 5°C; para refrigeración, de 3 a 8°C abajo de la temperatura del producto más frío almacenado.

Temperatura del líquido que ingresa a la válvula

Esta temperatura se determina con un termómetro de los que se fijan a la tubería con una correa, o con uno similar.

Las capacidades nominales de las válvulas se establecen a la temperatura del refrigerante líquido, libre de vapor, en la entrada de la válvula de 100°F (37.8°C). Si la temperatura de éste (medida a la entrada de la válvula) es mayor o menor de 100°F, en las cartas de capacidad extendidas se muestran unos factores de corrección que servirán para hacer la compensación.

Puesto que la capacidad y rendimiento de la válvula de termoexpansión está basada en el refrigerante líquido que entra, se deberá prestar especial cuidado a la caída de presión total en la línea de líquido. Si esta caída de presión es muy grande, el refrigerante líquido se evaporará antes de llegar a la válvula, formando lo que se conoce como flash gas. En este caso, se le deberá proporcionar un subenfriamiento al refrigerante líquido a la salida del condensador para asegurar que el refrigerante entre a la válvula totalmente líquido, todo el tiempo.

El subenfriamiento del refrigerante a la entrada de la VTE, es la diferencia entre la temperatura saturada del líquido en la entrada, correspondiente a esa misma presión, y la temperatura real de entrada de líquido a la VTE, si hay diferencia de temperaturas hay subenfriamiento del líquido, lo que asegura que está entrando refrigerante cien por ciento líquido a la válvula, eso es lo correcto.

Lo más adecuado para una aplicación de refrigeración comercial es un subenfriamiento, o diferencia de temperaturas, entre 3 y 5 °C aproximadamente. Pero, si no hay diferencia de temperatura, es que hay subenfriamiento cero, y quiere decir que está llegando líquido saturado mezclado con algo de vapor también saturado y no se sabe cuanto de cada cual, lo que es totalmente contraindicado.

Temperatura de saturación del evaporador

Debe ser: L1 TR o Ton = 3,024 Kcal/hr = 12,000 BTU/hr, si no, no se llevaría a cabo la transmisión de calor. Hay que saber que la capacidad de la válvula disminuye al bajar la temperatura del evaporador. Esto se debe a que a menor temperatura de evaporación, se reduce el calor latente absorbido por kilogramo de refrigerante líquido; como resultado, se minimiza el efecto global de refrigeración.

Caída de presión a través de la válvula

Lo que se debe determinar es la diferencia entre la presión del lado de entrada de la válvula y la presión del lado de la salida. No debe caerse en el error de sólo sacar la diferencia entre las presiones de descarga y de succión del compresor.

Puede que también sea necesario estimar la caída de presión debida a longitudes de tubería o a conexiones y accesorios, tales como válvulas de paso, solenoides, filtros, distribuidores etcétera.

La presión a la salida de la válvula será más alta que la presión de succión indicada en el compresor. Esto, debido a las pérdidas por fricción, a través del distribuidor, de los tubos del evaporador, conexiones, válvulas y filtros.

La presión a la entrada de la válvula será más baja que la de descarga indicada en el compresor, debido a pérdidas por fricción creadas por la longitud de la línea de líquido, tubería del condensador, válvulas, conexiones, filtros y otros accesorios; posiblemente, por alguna tubería vertical con flujo ascendente.

La única excepción a esto es cuando la válvula está ubicada considerablemente abajo del recibidor, y la presión estática que se acumula es más que suficiente para contrarrestar las pérdidas por fricción. El diámetro de la línea de líquido deberá seleccionarse adecuadamente, dando la debida consideración a su longitud, además de los centímetros adicionales por el uso de conexiones y válvulas.

Cuando sea necesario un levantamiento vertical en la línea del líquido, deberá incluirse una caída de presión adicional por la pérdida de presión estática.

En resumen, la caída de presión a través de la válvula de termoexpansión será la diferencia entre las presiones de descarga y succión en el compresor, menos las caídas de presión en la línea de líquido y de succión. Algunas veces habrá que consultar las tablas para determinar las caídas de presión de la tubería, las conexiones, válvulas y accesorios.

Cuando no se conozca el tamaño exacto de la válvula, es importante tomarse un tiempo para seguir los pasos recomendados y poder seleccionar la válvula más adecuada.

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Selección simplificada de válvulas termostáticas de expansión Emerson* de igualador externo

*Modelos HFES y TIE

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Con información de Emerson Climate Technologies, líder en soluciones HVACR para aplicaciones comerciales, industriales y residenciales