Sobre calentamiento

El sobrecalentamiento se define como la diferencia de temperatura existente entre la temperatura del gas a la salida del evaporador y la temperatura correspondiente a la presión de evaporación.

Su valor representa el número de grados que el gas se encuentra por arriba del punto en el que dejó de ser una mezcla de líquido y gas y pasa a ser ciento por ciento gas. Por ejemplo, para una aplicación en donde se tiene R-404A, a una presión de 15 psig, en la ya conocida Tabla Presión / Temperatura se observa que su temperatura de saturación es de -30 grados centígrados (°C), y si la temperatura medida es de -25 °C, el sobrecalentamiento de ese refrigerante es de 5 grados.

Cabe mencionar que debido a que el sobrecalentamiento es un diferencial, lo correcto es expresarlo en grados Kelvin (K); sin embargo, debido a que el tamaño de un grado Kelvin es igual al de un grado centígrado, es comúnmente expresado en grados centígrados.

Existen dos puntos en donde puede ser medido el sobrecalentamiento: a la salida del evaporador (también llamado sobrecalentamiento útil) o a la entrada al compresor (conocido también como sobrecalentamiento total). En ambos casos debe de verificarse que los valores encontrados concuerdan con las recomendaciones del fabricante del equipo.

Anatomía

En una válvula de expansión se pueden identificar seis principales componentes: el cuerpo; las conexiones de entrada y salida; el orificio de expansión, aguja y asiento; el elemento termostático o elemento de poder; el resorte y el vástago de ajuste de sobrecalentamiento, y el conducto de igualación.

Cuerpo

Generalmente fabricado en latón, esta parte de la válvula es la que le da soporte a todos los componentes internos. Su diseño debe permitir que, ya ensamblada la válvula, sea completamente hermética. Además, según la forma del cuerpo, existen dos clasificaciones de válvulas de expansión: las rectas, en donde la conexión de entrada y salida están en la misma línea, y las angulares, en donde la entrada y la salida forman un ángulo de 90 grados.

Conexiones de entrada y salida

Como su nombre lo indica, son el medio de conexión entre el sistema de refrigeración y la válvula. Comúnmente, la conexión de salida es de una medida mayor que la de entrada, aunque no es regla, y dependiendo del diseño, algunas válvulas tienen una malla (cedazo*) para filtración de partículas sólidas, la cual se instala en la conexión de entrada, cuyo componente evitará el ingreso de partículas no deseadas que pueden llegar a tapar los conductos internos de la válvula. Cabe mencionar que las conexiones pueden ser en terminación soldar o roscada. Para bajas capacidades, de entre 5 o menos toneladas, comúnmente se utiliza la conexión roscada y para tonelajes mayores la conexión siempre será soldar.

Orificio de expansión, aguja y asiento

En este punto se realiza la expansión. El líquido refrigerante entra en alta presión y, debido a la reducción del canal de flujo, se lleva a cabo este proceso. En las válvulas de expansión termostáticas este conducto se ajusta a la necesidad actual del sistema, permitiendo un mayor flujo de refrigerante ante situaciones de alto sobrecalentamiento y menor flujo ante bajo sobrecalentamiento.

Elemento termostático o elemento de poder

Está compuesto por el diafragma y el bulbo sensor. A diferencia de los componentes anteriores, el elemento de poder está en función del gas refrigerante que esté siendo utilizado en el sistema, es decir, existen diferentes elementos para distintos gases y aplicaciones. Esto es debido a que el bulbo sensor posee una carga termostática que reacciona ante la diferencia de temperatura en el tubo de succión; y si ésta incrementa hace que las partículas de la carga se exciten y generen una fuerza. Esta fuerza ocasiona la deformación del diafragma en sentido descendente, lo que resulta en la apertura de la válvula para permitir un mayor flujo de refrigerante. Por el contrario, si existe señal de baja temperatura de succión (indicación de bajo sobrecalentamiento), las partículas contenidas en el bulbo sensor tendrán una presión menor sobre el diafragma, permitiendo una deformación en sentido ascendente que limita el flujo de refrigerante. Además, existen diferentes sustancias que se pueden utilizar como cargas termostáticas, las cuales pueden ser líquidas o gaseosas; para algunas aplicaciones, el fluido contenido en el bulbo sensor es exactamente el mismo que está circulando en el sistema.

Ajuste del sobrecalentamiento

En la parte inferior del orificio de expansión se encuentra un resorte que ejerce una fuerza en sentido contrario a la del bulbo sensor. La mayoría de las válvulas cuenta con un vástago de ajuste, cuya función es regular la presión que ejerce el resorte, y permite realizar ajustes en campo. Al “cerrar” el vástago, el flujo de refrigerante tenderá a ser menor y con ello incrementará el sobrecalentamiento. Cabe destacar que no todas las válvulas de expansión cuentan con vástago de ajuste, ya que existen modelos especialmente diseñados para productos específicos en donde no es posible manipular el ajuste del resorte, lo cual sucede principalmente en aplicaciones de aire acondicionado en donde se trabaja con un volumen de gas conocido.

Conducto de igualación (interno o externo)

En conjunto con el resorte, la igualación también ejerce una fuerza contraria a la del bulbo sensor. La fuerza del igualador es correspondiente a la propia presión de succión y el igualador puede ser interno o externo. Cuando se habla de una igualación interna, se cuenta con una cavidad que toma presión de la salida de la válvula de expansión; esto se aplica en sistemas de bajo tonelaje sin distribuidor, en donde la presión de la salida de válvula se puede considerar igual a la presión de succión. Para evaporadores de mayor capacidad, en donde el sistema cuenta con un distribuidor (evaporador con múltiples circuitos), es necesario utilizar una válvula con igualador externo, lo que se logra por medio de una conexión (generalmente de ¼ ”) que se lleva al cabezal de succión del evaporador; con ello, se mide la presión real después de todas las pérdidas de carga inherentes al distribuidor, esprea y serpentín del evaporador.

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