Claves sobre Válvulas de Expansión para Aire Acondicionado

Condiciones de Operación en Equipos de Climatización

Los equipos de aire acondicionado no deben operar a temperaturas inferiores a 0 °C, por lo que requieren presiones superiores en el evaporador. Para ello, se debe aflojar el tornillo de ajuste para colocar la válvula presostática en óptimas condiciones.

Válvulas de Expansión Automáticas

Las válvulas de expansión automáticas se emplean en instalaciones pequeñas debido a que su accionamiento depende de la presión de aspiración. Generalmente, se utilizan en instalaciones con un solo evaporador.

En este sistema, el mecanismo de expansión está diseñado para mantener una presión constante. Por esta razón, el compresor no arranca y para mediante un presostato, sino que lo hace a través de un termostato. Cuando el compresor se detiene, el refrigerante que ha quedado en el evaporador se calienta y se expande, produciendo un aumento de la presión y la temperatura. Una vez que la temperatura supera el valor asignado en el termostato, este ordena la puesta en marcha del compresor, lo que provoca que la válvula de expansión se abra nuevamente y la instalación continúe su funcionamiento.

Válvulas Termostáticas

Las válvulas termostáticas se distinguen de las presostáticas en que se accionan por temperatura y no por presión. Su constitución difiere casi exclusivamente en que se ha suprimido el resorte superior de las presostáticas, colocando en su lugar un elemento termostático. Actualmente, es el sistema de expansión más utilizado y se complementa con un presostato en el compresor y un termostato en el evaporador.

El Elemento Termostático y su Instalación

El elemento termostático consiste en un bulbo y un tubo capilar cargados con el mismo refrigerante del equipo. Este se instala a la salida del evaporador. El bulbo tiende a igualar la temperatura de su refrigerante con la del refrigerante del evaporador en el punto de contacto.

Recomendaciones de Montaje del Bulbo

• Aunque suele estar a la salida del evaporador, se recomienda montarlo cerca de la entrada y no aislar bien los tubos de la línea para evitar calentamientos indeseados.
• El bulbo se coloca en la parte superior del tubo para evitar que la circulación de aceite, que actúa como capa aislante por la parte inferior, afecte su medición.
• Si se instala en un tramo vertical, el bulbo debe colocarse hacia arriba para favorecer la expansión del vapor y siempre dentro del ambiente a refrigerar.

Además, el evaporador se coloca más alto que el compresor para garantizar el retorno del aceite por gravedad, evitando así que entre aceite al evaporador durante las paradas del sistema.

Funcionamiento de la Válvula Termostática

Sobre la membrana de la válvula actúan cuatro fuerzas principales que determinan su apertura o cierre:

Fuerzas de Apertura

• Presión del bulbo: Es la fuerza principal que tiende a abrir la válvula.

Fuerzas de Cierre

• Presión del evaporador: Actúa en sentido contrario, tendiendo a cerrar la válvula.
• Fuerza del muelle: Contribuye al cierre.
• Fuerza del tornillo de ajuste: Permite regular la tensión del muelle y, por tanto, el cierre.

Los cambios de temperatura afectan directamente al refrigerante contenido en el elemento termostático. Si la temperatura del evaporador aumenta, la temperatura y la presión del bulbo también aumentan, provocando la apertura de la válvula. Por el contrario, si la temperatura disminuye, la presión del bulbo baja, lo que provoca el cierre de la válvula.

Control del Recalentamiento

Mediante el dispositivo regulador, al abrir o cerrar el paso de líquido, se ajusta la diferencia de temperaturas. De esta forma, se obtiene la presión media de aspiración adecuada para la temperatura de ebullición deseada del refrigerante.

La función principal de la Válvula de Expansión Termostática (VET) es mantener el evaporador correctamente alimentado de refrigerante y asegurar un recalentamiento constante y preajustado a su salida.

Ajuste Dinámico del Flujo

• Aumento de carga térmica: A medida que el recalentamiento en la salida del evaporador aumenta debido a una mayor carga de calor, la VET incrementa el flujo de refrigerante hasta que el recalentamiento regresa al valor preestablecido.
• Reducción de carga térmica: A la inversa, la VET disminuye el flujo de refrigerante como resultado de una reducción en la carga de calor.

Este tipo de control permite optimizar el uso de la superficie efectiva del evaporador en todas las condiciones de trabajo. La válvula también cuenta con un tornillo de ajuste sobre el muelle: a mayor presión ejercida por este, se necesita una mayor presión del bulbo para abrirla, lo que se consigue con una mayor temperatura de evaporación y, por lo tanto, un mayor recalentamiento.