Vàlvula d'expansió termostática

Archiu:Esquema CAPS 0 .jpg

Esquema en tall d'una Vàlvula d'expansió termostática en orifici fix i sense llínea d'equilibri de pressió externa.

Archiu:Thermostatic Expansion Valve CAPS 1 .jpg

Vàlvula d'expansió termostática model PHT per a alta pressió.

Archiu:Válvula CAPS 3 .jpg

Vàlvula d'expansió termostática compensada externament model TE5 per a aplicacions frigorífiques.

Archiu:Montaje CAPS 5 .jpg

Montage de VET en compensació externa i bulbo sensor en evaporador.

Una vàlvula d'expansió termostática (a sovint abreviat com VET o vàlvula TX en anglés) és un dispositiu d'expansió el qual és un component clau en sistemes de refrigeració i aire acondicionat, que té la capacitat de generar la caiguda de pressió necessària entre el condensador i el evaporador en el sistema. Bàsicament la seua missió, en els equips d'expansió directa (o seca), es restringix a dos funcions: la de controlar el cabal de refrigerante en estat líquit que ingressa al evaporador i la de sostindre un sobrecalentamiento constant a l'eixida d'est. Per a realisar este comés dispon d'un bulbo sensor de temperatura que s'encarrega de tancar o obrir la vàlvula per a aixina disminuir o aumentar l'ingrés de refrigerante i el seu conseqüent evaporament dins del evaporador, lo que implica una major o menor temperatura ambient, respectivament.

Este dispositiu permet millorar l'eficiència dels sistemes de refrigeració i d'aire acondicionat, ya que regula el fluix másico del refrigerante en funció de la càrrega tèrmica. El refrigerante que ingressa al evaporador d'expansió directa ho fa en estat de mescla líquit/vapor, ya que en eixir de la vàlvula es produïx una brusca caiguda de pressió produïda per la "expansió directa" del líquit refrigerante, lo que provoca un parcial canvi d'estat del decorregut a l'entrada del evaporador. A este fenomen produït en vàlvules se li coneix com flash-gas.

Fonaments

A diferència de les atres vàlvules i dispositius d'expansió, la VET manté un grau constant de sobrecalentamiento a l'eixida del evaporador lo que permet operar el evaporador a plena càrrega de refrigerante sense perill d'un eventual ingrés de líquit a la succió del compressor, ya que el refrigerante que abandona el evaporador ho farà en estat de vapor sobrecalentado en la seua totalitat. És per açò que la VET és adequada en sistemes en variacions de càrrega tèrmica.

Les forces que interactuen en el fluix de refrigerante són –bàsicament- tres: la Pressió a l'interior del evaporador (d'evaporament), Pressió eixercida pel fuset d'ajust de recalfada, i la Pressió eixercida per la mescla líquit/vapor que es té a l'interior del bulbo sensor (pressió del decorregut potència), la qual deu ser igual a la sumatoria de les anteriors per a que la vàlvula opere de manera correcta.

___MATH_0___

D'esta manera, en variar la pressió d'evaporament, deu variar també la pressió de la mescla líquit/vapor a l'interior del bulbo sensor -ya que la pressió del fuset és constant- per a mantindre l'equilibri de pressions. Cada volta que esta condició d'equilibri es trenque, és dir aumente la pressió d'evaporament, hi haurà fluix de refrigerante fins que la pressió del bulbo s'eleve lo suficient com per a establir l'equilibri de tensions.

Respecte de la pressió eixercida pel fuset –conegut també com tornell o resort-, esta és la necessària per a conseguir el “ajust per sobrecalentamiento” i ve ya calibrada pels fabricants de les vàlvules (5 a 10 °F). Aumentar la tensió implica incrementar el sobrecalentamiento lo que comporta a disminuir la superfície efectiva del evaporador; disminuir esta tensió pot dur el evaporador a una condició de sobrealimentació indeseada. Per lo tant no es recomana intervindre este ajust; una intervenció, és dir una regulació al fuset, implica per lo general que s'ha realisat una mala selecció de la vàlvula. No obstant lo anterior, és possible una excepcional regulació del fuset en el cas de que el valor nominal de la càrrega tèrmica varie de forma definitiva, sense que ella escape a la capacitat i ranc d'operació de la vàlvula.

Vàlvules VET compensades externament

Esta variant de la vàlvula VET és la solució davant una problemàtica més que habitual en l'instalació frigorífica: la pèrdua de càrrega que experimenta el refrigerante a l'interior del evaporador. Aixina mateix existix també la possibilitat de conexió de fittings com distribuïdors a l'entrada del evaporador lo que genera una immediata caiguda de pressió de 0,5 bar com a mínim.

Per la seua banda, un sistema frigorífic que es veu expost constants i brusques variacions de càrrega tèrmica deu tindre com dispositiu d'expansió una d'estes vàlvules ya que una sense compensació no assegura evaporar de manera total el refrigerante contingut en el evaporador i de manera eficient -un problema freqüent en les arrancades del compressor-, o be caldria disminuir la superfície efectiva del mateix, en desmedro del seu rendiment.

La vàlvula VET compensada externament es complementa en una llínea (canonada) de compensació conectada entre l'eixida del evaporador –6 a 8 polzades despuix del bulbo sensor- i un diafragma intermig, de manera tal que les forces que interactuen són:

___MATH_1___

Les vàlvules VET compensades externament es deuen utilisar quan les caigudes de pressió a l'interior del evaporador, o per accessoris, són majors a 0,2 [kg/cm²] o 4 psi. No obstant lo anterior, este tipo de vàlvules pot usar-se en totes les aplicacions de refrigeració ya que esta no presenta desventages operacionals com les VET sense compensació.

Abdós tipos de vàlvules VET són possibles de trobar en orificis d'expansió tant fixos com a intercanviables. Estos orificis intercanviables –subjectes a senzills càlculs- tenen la ventaja de que en un mateix cos de vàlvula, el qual opera dins d'un ranc i baixe un valor nominal de capacitat màxima, es poden generar distintes caigudes de pressió i capacitats frigorífiques en funció d'orifici seleccionat.

Aixina mateix cada vàlvula és seleccionada segons el refrigerante que ocupe el sistema frigorífic. És dir, existixen vàlvules VET exclusives per a cada refrigerante; açò és principalment pel decorregut potencia que està contingut en el bulbo sensor el qual deu tindre compatibilitat termodinàmica en el refrigerante en el circuit. Per la seua banda refrigerantes com el amoníac requerixen cossos de vàlvula especials sense components de coure ya que estos generen reacció corroent.

Components

Es compon de:

• Un cos compost per una cambra en la qual es produïx l'expansió, en passar el decorregut refrigerante a esta a través d'un orifici cilindre-cònic obturado parcialment per un refillol, i els tubos d'entrada i eixida del decorregut.
• Un element o decorregut de potència que actua sobre el refillol per a obrir o tancar el pas de refrigerante a la cambra d'expansió.
• Un fuset regulador o tornell que ajusta la cantitat mínima de cabal.
• Un bulbo sensor situat a l'eixida del evaporador, conectat per un capilar a l'element de potència i que actua sobre este.
• Una canonada de compensació de pressió conectada també a l'eixida del evaporador, i que ajuda a funcionar al obturador. Este accessori és necessari sol per a la VET compensada externament.