El refrigerante liquido, después de pasar a través del receptor y secador, sale por un orificio, causando la expansión súbita del líquido y se convierte en refrigerante pulverizado a baja presión y a baja temperatura. El dispositivo para esto se denomina válvula de expansión.
Las válvulas de expansión pueden clasificarse en general en los siguientes tipos:
a. Válvula de expansión de presión constante
b. Válvula de expansión Térmica
c. Válvula de flotación
Cualquiera que sea la carga del evaporador, la condición en su salida debe mantenerse de manera tal que el líquido refrigerante haya absorbido el calor latente de vaporización del aire ambiental y haya terminado su vaporización completa, de lo contrario no se podrá obtener el rendimiento completo del refrigerante en circulación en ese momento. La válvula de expansión térmica regula el flujo de refrigerante de manera tal que el gas refrigerante deje el evaporador como vapor supercalentado y que la diferencia de temperatura (grado supercalentado) entre el vapor refrigerante y el vapor saturado sea constante en este momento.
Por tanto, usando la válvula de expansión térmica será posible admitir en el evaporador sólo la cantidad de refrigerante que pueda vaporizar el evaporador. Ya que esto permitirá usar completamente la capacidad del evaporador, todo el equipo de refrigeración podrá funcionar más suavemente y con mejor eficiencia.
La cantidad de refrigerante que fluye a la válvula de expansión después de ser licuado en el condensador la determina el movimiento vertical de la válvula de agujas dependiendo de la diferencia entre la presión de vapor Pf dentro del tubo sensor térmico y la suma de las presiones Ps y Pe, en la que Ps es la presión que retiene el resorte de presión y Pe la presión del vapor dentro del evaporador.
Tomemos el caso de una carga de enfriamiento grande. Cuando la carga es grande, la temperatura del gas refrigerante en la salida del evaporador será alta. Como consecuencia, la temperatura y la presión dentro del tubo sensor térmico también será alta, de tal manera que la válvula (bola) será presionada hacia abajo para que haya una mayor cantidad de refrigerante en circulación. Inversamente, cuando la carga de enfriamiento es pequeña, tiene lugar la acción inversa para que haya una menor
cantidad de refrigerante en circulación.
Hay válvulas de expansión térmica del tipo de compensación interna y compensación externa dependiendo de donde se lleve la presión saturada dentro del evaporador, pero en principio ambas son idénticas.
1.VÁLVULA DE EXPANSION TERMICA DEL TIPO DE COMPENSACIÓN INTERNA
Cuando la presión de vapor del refrigerante en funcionamiento es estable, prevalecerá la condición Pf=Pe+Ps. La abertura de la válvula de agujas en este momento será estacionaria y se mantendrá un flujo constante del refrigerante.
En el evaporador que emplea este tipo de válvula de expansión, el refrigerante a su salida siempre está en forma de vapor supercalentado durante cierta longitud (parte L del diagrama). Si disminuye la cantidad de refrigerante en el evaporador, el refrigerante se evaporizará más rápidamente haciendo que esta longitud de vapor supercalentada de la parte L se prolongue. Así aumenta la presión del tubo sensor térmico y se incrementa la abertura de la válvula de agujas, resultando en un mayor flujo de
refrigerante hacia el evaporador. Inversamente, si aumenta la cantidad de refrigerante en el evaporador, la longitud de la parte L de vapor supercalentado se acortará. La presión dentro del sensor térmico bajará y disminuirá la abertura de la válvula de agujas.
2. VÁLVULA DE EXPANSION DEL TIPO DE COMPENSACIÓN EXTERNA
Hay una caída de presión entre la entrada y salida del evaporador debido a la resistencia del paso de flujo. Si esta diferencia de presión es grande en el tipo de compensación interna donde la presión de entrada del evaporador actúa directamente sobre el diafragma, se requerirá un alto grado de supercalentamiento para abrir la válvula.
En la válvula de expansión del tipo de compensación externa, este defecto se ha remediado forzando la presión cerca del extremo del evaporador (en lugar de la presión de salida de la válvula de expansión) hacia la parte inferior del diafragma para el funcionamiento de la válvula de expansión.
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