Una válvula de expansión térmica o válvula de expansión termostática (a menudo abreviada como válvula TEV , TXV o TX ) es un componente en la refrigeración y el aire acondicionado por compresión de vapor.sistemas que controlan la cantidad de refrigerante que se libera en el evaporador y están destinados a regular el sobrecalentamiento del refrigerante que sale del evaporador a un valor estable. Aunque a menudo se describe como una válvula "termostática", una válvula de expansión no puede regular la temperatura del evaporador a un valor preciso. La temperatura del evaporador solo variará con la presión de evaporación, la cual deberá ser regulada por otros medios (como ajustando la capacidad del compresor).
Las válvulas de expansión térmica a menudo se denominan genéricamente "dispositivos de medición", aunque esto también puede referirse a cualquier otro dispositivo que libere refrigerante líquido en la sección de baja presión pero que no reaccione a la temperatura, como un tubo capilar o un tubo de presión controlada. válvula.
Teoría de funcionamiento [ editar ]
Una válvula de expansión térmica es un elemento clave para una bomba de calor ; este es el ciclo que hace posible el aire acondicionado o la refrigeración por aire. Un ciclo de refrigeración básico consta de cuatro elementos principales: un compresor , un condensador , un dispositivo de medición y un evaporador.. Cuando un refrigerante pasa a través de un circuito que contiene estos cuatro elementos, se produce el aire acondicionado. El ciclo comienza cuando el refrigerante ingresa al compresor en forma gaseosa de baja presión y temperatura moderada. El refrigerante es comprimido por el compresor a un estado gaseoso de alta presión y alta temperatura. Luego, el gas de alta presión y alta temperatura ingresa al condensador. El condensador enfría el gas de alta presión y alta temperatura permitiendo que se condense en un líquido de alta presión transfiriendo calor a un medio de temperatura más baja, generalmente aire ambiente.
Para producir un efecto de enfriamiento a partir del líquido a mayor presión, la válvula de expansión restringe el flujo de refrigerante que ingresa al evaporador, lo que reduce la presión y permite que la expansión isentálpica de regreso a la fase de vapor tenga lugar a una temperatura más baja. Un dispositivo de expansión tipo TXV tiene un bulbo sensor lleno de un líquido que tiene propiedades termodinámicas similares al refrigerante. Esta bombilla está conectada térmicamente a la salida del evaporador para que se pueda detectar la temperatura del refrigerante que sale del evaporador. La presión del gas en el bulbo sensor proporciona la fuerza para abrir la TXV, por lo tanto, ajusta dinámicamente el flujo de refrigerante dentro del evaporador y, como resultado, el recalentamiento adquirido por el refrigerante que sale del evaporador. [1]
El sobrecalentamiento es el exceso de temperatura del vapor por encima de su punto de ebullición a la presión de evaporación. La ausencia de sobrecalentamiento indica que el refrigerante no se está vaporizando completamente dentro del evaporador y el líquido puede terminar recirculando al compresor. Por otro lado, un sobrecalentamiento excesivo indica que no hay suficiente refrigerante fluyendo a través del serpentín del evaporador y, por lo tanto, una gran parte del mismo no contiene ningún refrigerante líquido para evaporar y no proporciona un enfriamiento significativo en esa parte. Por lo tanto, al regular el recalentamiento a un valor pequeño, típicamente solo unos pocos ° C, la transferencia de calor del evaporador será casi óptima, sin que el exceso de refrigerante saturado regrese al compresor.
Algunas válvulas de expansión térmica también están diseñadas específicamente para garantizar que un cierto flujo mínimo de refrigerante siempre pueda fluir a través del sistema, mientras que otras también pueden diseñarse para controlar la presión del evaporador para que nunca supere un valor máximo.
Descripción [ editar ]
El control de flujo, o medición, del refrigerante se logra mediante el uso de un bulbo sensor de temperatura, lleno con una carga de gas o líquido similar a la que está dentro del sistema, que hace que el orificio de la válvula se abra contra la presión del resorte en la válvula. cuerpo a medida que aumenta la temperatura en el bulbo. A medida que disminuye la temperatura de la línea de succión, también lo hace la presión en el bulbo y, por lo tanto, en el resorte, lo que hace que la válvula se cierre. Un sistema de aire acondicionado con una válvula TX suele ser más eficiente que otros diseños que no usan una. [2]Además, los sistemas de aire acondicionado de válvula TX no requieren un acumulador (un tanque de refrigerante colocado aguas abajo de la salida del evaporador), ya que las válvulas reducen el flujo de refrigerante líquido cuando la carga térmica del evaporador disminuye, de modo que todo el refrigerante se evapora por completo dentro del evaporador. (en condiciones normales de funcionamiento, como una temperatura y un flujo de aire adecuados del evaporador). Sin embargo, se debe colocar un tanque receptor de refrigerante líquido en la línea de líquido antes de la válvula TX para que, en condiciones de baja carga térmica del evaporador, cualquier exceso de refrigerante líquido pueda almacenarse en su interior, evitando que el líquido refluya dentro del serpentín del condensador desde el línea de líquido.
A cargas de calor que son muy bajas en comparación con la potencia nominal de la válvula , el orificio puede sobredimensionarse para la carga de calor, y la válvula puede comenzar a abrirse y cerrarse repetidamente, en un intento de controlar el recalentamiento al valor establecido, haciendo que el recalentamiento oscilar. Cargas cruzadas, es decir, cargas de bulbo de detección compuestas por una mezcla de diferentes refrigerantes o también gases no refrigerantes como el nitrógeno.(a diferencia de una carga compuesta exclusivamente por el mismo refrigerante dentro del sistema, conocida como carga paralela), ajuste de modo que la curva de presión de vapor frente a temperatura de la carga de bulbo "cruce" la curva de presión de vapor frente a temperatura del refrigerante del sistema en un cierto valor de temperatura (es decir, una carga de bulbo configurada de modo que, por debajo de cierta temperatura de refrigerante, la presión de vapor de la carga de bulbo se vuelve repentinamente más alta que la del refrigerante del sistema, lo que obliga al pasador de medición a permanecer en una posición abierta), ayudan a reducir el fenómeno de búsqueda de recalentamiento al evitar que el orificio de la válvula se cierre completamente durante el funcionamiento del sistema. Se puede lograr el mismo resultado a través de diferentes tipos de conductos de purga que generan un flujo mínimo de refrigerante en todo momento. El costo, sin embargo,está determinando un cierto flujo de refrigerante que no llegará a la línea de succión en un estado completamente evaporado mientras la carga de calor sea particularmente baja, y que el compresor debe estar diseñado para manejar. Seleccionando cuidadosamente la cantidad de carga del bulbo sensor de líquido, también se puede lograr el llamado efecto MOP (presión máxima de funcionamiento); por encima de una temperatura de refrigerante precisa, la carga del bulbo sensor se evaporará por completo, haciendo que la válvula comience a restringir el flujo independientemente del recalentamiento detectado, en lugar de aumentarlo para reducir el recalentamiento del evaporador al valor objetivo. Por lo tanto, se evitará que la presión del evaporador aumente por encima del valor MOP. Esta característica ayuda a controlar el compresors par de funcionamiento máximo a un valor aceptable para la aplicación (como un motor de automóvil de pequeña cilindrada).
Una condición de baja carga de refrigerante suele ir acompañada, cuando el compresor está en funcionamiento, por un fuerte silbido que se escucha desde la válvula de expansión térmica y el evaporador, que es causado por la falta de una cabeza de líquido justo antes del orificio móvil de la válvula, lo que resulta en la orificio que intenta medir un vapor o una mezcla de vapor / líquido en lugar de un líquido.
Tipos [ editar ]
Hay dos tipos principales de válvulas de expansión térmica: ecualizadas interna o externamente. La diferencia entre las válvulas ecualizadas externa e internamente es cómo la presión del evaporador afecta la posición de la aguja. En las válvulas ecualizadas internamente, la presión del evaporador contra el diafragma es la presión en la entrada del evaporador (generalmente a través de una conexión interna a la salida de la válvula), mientras que en las válvulas ecualizadas externamente, la presión del evaporador contra el diafragma es la presión en la salida del evaporador. Las válvulas de expansión termostáticas ecualizadas externamente compensan cualquier caída de presión a través del evaporador. [3] Para válvulas ecualizadas internamente, una caída de presión en el evaporador tendrá el efecto de aumentar el recalentamiento.
Las válvulas ecualizadas internamente se pueden utilizar en serpentines de evaporador de circuito único que tienen una caída de presión baja. Si se usa un distribuidor de refrigerante para múltiples evaporadores en paralelo (en lugar de una válvula en cada evaporador), entonces se debe usar una válvula ecualizada externamente. Las TXV con ecualización externa se pueden utilizar en todas las aplicaciones; sin embargo, una TXV con ecualización externa no se puede reemplazar con una TXV con ecualización interna. [4]Para aplicaciones automotrices, a menudo se usa un tipo de válvula de expansión térmica ecualizada externamente, conocida como válvula de tipo bloque. En este tipo, un bulbo sensor está ubicado dentro de la conexión de la línea de succión dentro del cuerpo de la válvula y está en contacto constante con el refrigerante que fluye fuera de la salida del evaporador, o se proporciona un medio de transferencia de calor para que el refrigerante pueda intercambiarse. calor con la carga de detección contenida en una cámara ubicada sobre el diafragma a medida que fluye hacia la línea de succión.
Aunque el tipo bulbo / diafragma se usa en la mayoría de los sistemas que controlan el recalentamiento del refrigerante, las válvulas de expansión electrónicas se están volviendo más comunes en sistemas más grandes o sistemas con múltiples evaporadores para permitir que se ajusten de forma independiente. Aunque las válvulas electrónicas pueden proporcionar un mayor rango de control y flexibilidad que los tipos de bulbo / diafragma no pueden proporcionar, agregan complejidad y puntos de falla a un sistema, ya que requieren sensores de temperatura y presión adicionales y un circuito de control electrónico. La mayoría de las válvulas electrónicas usan un motor paso a paso sellado herméticamente dentro de la válvula para accionar una válvula de aguja con un mecanismo de tornillo, en algunas unidades solo el rotor paso a paso está dentro del cuerpo hermético y es impulsado magnéticamente a través del cuerpo de la válvula sellada por bobinas de estator en el exterior de el dispositivo.
Referencias [ editar ]
- ^ https://www.scribd.com/doc/15509399/04-Refrigeration-Cycle-A-Trane-Air-Conditioning-Clinic
- ^ https://books.google.com/books?id=eS_2UGJVA2EC&lpg=PR8&ots=bfW0x_ObE&pg=PA445 Tecnología de refrigeración y aire acondicionado
- ^ "Tarjeta de consejos de contratista de control de flujo" (PDF) . www.emersonclimate.com . Tecnologías climáticas de Emerson . Consultado el 16 de junio de 2014 .
- ^ "Válvulas de expansión termostáticas" (PDF) . sporlanonline.com . Parker Hannifin Corporation, División Sporlan . Consultado el 16 de junio de 2014 .
Lectura adicional [ editar ]
