TF 4EXPANSORES 2 2007 - git.uji.es · térmica), de tal manera que F1

1

Pag. 1

LOS EXPANSORES

E. TORRELLA

Pag. 2 EXPANSORES

El paso de fluido refrigerante desde la altapresión reinante en condensador, a la baja deevaporador se consigue mediante sulaminación a través de un orificio de secciónvariable o constante denominado "expansor",esta circulación va a producir la pérdida de

E. TORRELLA

esta circulación va a producir la pérdida decarga necesaria para reducir el nivel depresiones desde la alta a la baja presión.

Pag. 3 EXPANSORESFunciones

El papel que juega el expansor o válvula delaminación principal es doble:– Por un lado, asegura el flujo de frigorígenonecesario hacia el equipo de evaporación con elfin de contrarrestar las cargas.– Por otro permite la existencia de la baja presión

E. TORRELLA

de vaporización.Además de controlar la alimentación del dispositivoevaporador, los expansores pueden tener otrasaplicaciones en las plantas frigoríficas tales como;mantenimiento de nivel de liquido en recipientes,inyección en tuberías de aspiración ...

Pag. 4 CAUDAL EN UN EXPANSOR GENÉRICO

Compresor

vg RVm =

Evaporador

00

)( TTSUm −=

Expansor

[ ] 2/1)( ppdAKm −= ρ

E. TORRELLA

K = constante que depende básicamente del frigorígeno.A = sección de paso de la válvula.d = grado de apertura de la válvula:– d = 0 (totalmente cerrada).– d = 1 (totalmente abierta).

ρ = densidad del frigorígeno.

e

c v0

0 q[ ]0 )( ppdAKm Kv ρ

2

Pag. 5 FUNCIONAMIENTO DE UN EXPANSOR

Dado que los caudales, en régimen permanente, deben seriguales, vemos que un descenso en la temperatura deevaporación provoca un aumento de los caudales másicos “mv”y “mo", este descenso tiene por consecuencias:– Un aumento de la relación de compresión, y por tanto unadisminución del rendimiento volumétrico.

– Un aumento del volumen especifico a la entrada delcompresor.

E. TORRELLA

– Debido a estas dos influencias, el caudal másico trasegadopor el compresor se verá reducido, y al ser este eldispositivo "motor" de la instalación, esta actuará sobre elgrado de apertura de la válvula "d" con vistas a disminuir elpaso de refrigerante.

Por el contrario, un aumento de la temperatura deevaporación, producirá una disminución del caudal "mv", por loque será necesario aumentar el grado de apertura de la válvulaexpansora.

Pag. 6 CLASIFICACION DE EXPANSORES

ManualesControl Interno– Automáticos– Termostáticos• Acción mecánica

– Compensación interna

– Compensación externa

Autocontenedores

E. TORRELLA

– Autocontenedores

– MOP

• Acción electrónica– De Flotador• De alta presión• De baja presión

De sección constante– Capilares– Orificios calibrados

Pag. 7

EXPANSORES MANUALES

E. TORRELLA

Pag. 8 EXPANSORES MANUALES

Estos dispositivos de expansión están constituidos en esenciapor un orificio en el que encaja un vástago que se regulamanualmente, abriendo o cerrando la sección de paso, según lasnecesidades de la instalación.El vástago suele ser del tipo de aguja, por lo que no se trata deun sistema todo - nada, sino que en cierto modo poseecaracterísticas de tipo proporcional, siendo el caudal másicocirculante función del grado de apertura y de la diferencia depresiones entre salida y entrada al elemento

E. TORRELLA

presiones entre salida y entrada al elemento.Este tipo de válvulas no siguen las variaciones de carga que seproducen en la instalación, debiéndose regular manualmente sise desea obtener un equilibrio entre la alimentación defrigorígeno y las necesidades de frío.

3

Pag. 9 EXPANSORES MANUALES

Actualmente su uso, comoexpansor principal, es muylimitado, ya que requiere que lacarga sea constante o necesitaun personal dedicado a suregulación. Su utilización masfrecuente se encuentra ensistemas de control de nivel, en

E. TORRELLA

,líneas de sangría de aceite ysobre todo como sistemaredundante en paralelo con elexpansor principal de lainstalación. En suma, su usoqueda restringido a aquellossistemas que poseen control denivel o son de tipo inundado.

EXPANSORES MANUALESVista

Pag. 10

E. TORRELLA

Pag. 11

VÁLVULAS DE EXPANSIÓN AUTOMÁTICAS

E. TORRELLA

Pag. 12 VÁLVULAS AUTOMÁTICAS

Este tipo de válvulas de expansión mantienenconstante la presión reinante en el evaporador, seacual sea la carga a disipar. Dos fuerzas actúan sobreel expansor, estas son:– Una fuerza F1 debida a la presión de evaporación(con acción de cierre).

E. TORRELLA

– Una segunda fuerza F2, resultante de la acción deun resorte, ajustable mediante tornillo deregulación (con acción de apertura).

La acción de la presión atmosférica y del fluido deentrada es despreciable frente a las anteriores.

4


E. TORRELLA


Si la válvula ha sido tarada con un fuerza F2 , y lapresión en evaporador baja (descenso en la cargatérmica), de tal manera que F1 < F2 , la válvula abrirádando entrada a una mayor cantidad de frigorígeno,esto provocara un aumento de presión de baja hastaque F2 > F1 con lo que se producirá el cierre de laválvula.Si la presión en evaporador tiende a aumentar, la

E. TORRELLA

p pválvula cerrará hasta que el compresor aspiresuficiente cantidad de vapor como para que esapresión disminuya. Por último, cuando el compresorse detiene, al no aspirar vapores del evaporador, lapresión en este aumentara provocando el cierre dela válvula, con lo que se tiene una seguridad adicional.

Pag. 15 VÁLVULAS AUTOMÁTICAS. Ventajas

La ventaja principal de estas válvulas radica en elmantenimiento de la presión de evaporación y portanto de la temperatura dentro de unos limites muyestrechos, lo que puede ser muy beneficioso enalmacenamiento de productos que requieran unahumedad relativa sensiblemente constante.O j di i l d di i i

E. TORRELLA

Otra ventaja adicional de estos dispositivos es quehacen inútil la presencia de elementos que actúenpor baja presión, ya que mantienen la presión deevaporación prácticamente a un nivel constante.

Pag. 16 VÁLVULAS AUTOMÁTICAS. Inconvenientes

El principal inconveniente de este dispositivo es el de no regular elllenado real de evaporador, en función de las necesidades de servicio,llevando a unas malas condiciones de trabajo al evaporadores ya que:– A un aumento de la carga térmica corresponde un aumento de lacantidad de vapor, y por tanto de la presión de evaporación, loque ocasiona el cierre de la válvula y un bajo aprovechamiento dela superficie del intercambiador.

– Por el contrario, un descenso de la carga térmica, tendrá comoconsecuencia una disminución en la formación de vapor y en lapresión, lo que produce la apertura de la válvula y el llenadoconsiguiente de liquido la válvula no cerrará hasta que no se

E. TORRELLA

consiguiente de liquido, la válvula no cerrará hasta que no seproduzca una vaporización que aumente la presión en elintercambiador. Por lo que presenta riesgo de golpes de liquido enel compresor, ante una baja carga térmica y un excesivo llenadode liquido. Esto podría soslayarse situando el termostato sobreevaporador, y no controlando la temperatura en el aire ambientede la cámara, este dispositivo detendría la marcha del compresor,con lo que la presión de evaporación aumentará y se producirá elcierre de la válvula.

5

Pag. 17

LOS EXPANSORESTERMOSTÁTICOS

E. TORRELLA

Pag. 18 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASModelos antiguos

1932 1934

E. TORRELLA

1936

1946

Pag. 19 VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS

Se trata de los expansores de mayor utilización eninstalaciones industriales de hasta mediana potencia,especialmente en los evaporadores "secos".El apelativo "termostática" no indica una regulaciónsobre la temperatura de evaporación, sino queimplica un control del grado de recalentamiento del

l lid d l d

E. TORRELLA

vapor a la salida del evaporador.Este grado de recalentamiento es la diferencia detemperaturas existente entre la temperatura de losvapores a la salida del evaporador y la temperaturade ebullición del frigorígeno a la presión de baja.

Pag. 20 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASSituación

E. TORRELLA

6


La válvula está constituida principalmente por:– Un cuerpo de válvula con entrada de liquidoprocedente del condensador y salida hacia elevaporador.– Un sensor de temperaturas o "bulbo", en el quese encuentra el fluido motor, unido a la válvula

E. TORRELLA

por un tren termostático, el cual es en esencia unconducto de pequeño diámetro.– Un fuelle deformable y otro de estanqueidad.– Un conjunto de resortes.– Un obturador y su asiento.

Pag. 22 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASElementos principales

E. TORRELLA


Las acciones que actúan sobre la válvula enfuncionamiento son:– La presión del evaporador (tendencia alcierre).– La acción resultante de resortes

E. TORRELLA

(tendencia al cierre).– La presión del bulbo (tendencia a laapertura).

Pag. 24VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS

Tren termostático y colocación del bulboLa ubicación del bulbo,adosado directamente alevaporador en su salida,permite considerar que latemperatura alcanzada porel fluido motor (interior albulbo) es

E. TORRELLA

bulbo) esaproximadamente igual ala del frigorígeno a lasalida del evaporador.

7

Pag. 25 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASAcción sobre evaporador

Ante un aumento de la carga térmica, se producirá una rápidaevaporación y un alto recalentamiento a la salida deevaporador, y como consecuencia la válvula abrirá.Frente a un descenso de la carga, el liquido, al evaporarse conmayor lentitud, alcanzará zonas del evaporador mas próximas ala salida, el recalentamiento será bajo, con lo que la presión debulbo bajará y la válvula cerrará.Al tener lugar la parada de la instalación, se produce unad i á id l ilib i é i i i á

E. TORRELLA

tendencia rápida al equilibrio térmico, por tanto no existirárecalentamiento y la válvula tiende a cerrar.Cuando el compresor se detiene, después de un cierto periodode funcionamiento, el recalentamiento disminuye, pero lo hacede forma lenta, por lo que la válvula permanece abierta uncierto intervalo de tiempo, alimentando con ello al evaporador.En el arranque siguiente, el liquido presente puede serarrastrado hacia el compresor (golpe de líquido), este problemasuele evitarse por medio de la disposición de una válvula todo -nada (solenoide).

Pag. 26 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASAcción sobre evaporador

E. TORRELLA

Pag. 27 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASRecalentamiento

Todo cambio en el valor del recalentamiento tiene porconsecuencia una acción de la válvula tendente a sucompensación, es decir una reacción cuya finalidad es larecuperación del equilibrio de fuerzas. Supuesta una válvulatarada con un cierto recalentamiento, si este desciende lapresión de bulbo también lo hará y será vencida por lacombinación de las de resorte y de evaporación, causando uncierre en la válvula hasta que se consiga de nuevo el valor derecalentamiento. Caso de aumento el proceso será inverso.La variación del valor de recalentamiento se efectúa

E. TORRELLA

La variación del valor de recalentamiento se efectúamodificando la tensión en el muelle de regulación. Se deberemarcar que, si bien valores altos producen menoressuperficies útiles de evaporador, valores bajos condicionan laestabilidad de la válvula, ya que su funcionamiento producirá“vacios” o sobrealimentaciones, con grandes fluctuaciones detrabajo.

Pag. 28 Variación de la presión del resorte que determina el recalentamiento

E. TORRELLA

8

Pag. 29 AJUSTE DEL RECALENTAMIENTO

E. TORRELLA

Pag. 30 Relación capacidad/recalentamiento

Recalentamiento

Capacidadválvula

Reserva

Capacidad nominal

Capacidad máximaTotalmente abierta

Resorte BulboTotal

Recalentamiento

Capacidadválvula

Reserva

Capacidad nominal


Resorte BulboTotal

Capacidadválvula

Reserva

Capacidad nominal


Resorte BulboTotal

E. TORRELLA

Pag. 31 EXPANSOR TERMOSTATICOLímites de funcionamiento

Δtms = mínimo rec. pararégimen estable, función de lapotencia en evaporador.Δtss = rec. debido al resorte.Δtss = rec. ajustable.Para el modelo TE’, secosigue una potencia Q0 con unΔ d d Δ l d

E. TORRELLA

Δtss dado y un Δtss, lo que danun total de Δtops mayor que elΔtmss.Para el modelo mayor TE”,con el mismo Δtss, el rec. totales menor al mínimo estable, espreciso aumentar el Dtss.

Pag. 32 EXPANSOR TERMOSTATICOCambio del recalentamiento

té

rmic

a Disminución del recalentamiento estático

té

rmic

a Disminución del recalentamiento estático

E. TORRELLA

Recalentamiento

Car

ga

Aumento del recalentamiento estático

Recalentamiento

Car

ga

Aumento del recalentamiento estático

9

Pag. 33 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASPresión de evaporación

Una consideración importante sobre lamodalidad de trabajo la constituye el hechode no mantener la presión o temperatura deevaporación, sino únicamente el grado derecalentamiento, es decir si suponemosexiste un aumento de la carga, la presión deb j h i d l i i l

E. TORRELLA

baja aumenta, haciendolo asimismo elrecalentamiento, la válvula reaccionaabriendo para restaurar el equilibrio, perocuando esto se consigue la presión deevaporación es superior, mientras que elvalor de calentamiento ha pasado al valorinicial.

Pag. 34 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASOtros tipos

Válvulas con equilibrado externo de presión.

Válvulas con limitador de presión.

Válvulas electrónicas.

E. TORRELLA

Válvulas electrónicas.

Válvulas autocontenedoras.

Pag. 35 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASCon igualador externo

En las válvulas normales, vistas hasta ahora, laacción del fluido frigorígeno se manifiesta pormedio de la presión a la entrada alevaporador, ahora bien, en caso deevaporadores de gran superficie, se produciráuna fuerte pérdida de carga con lo que la

E. TORRELLA

una fuerte pérdida de carga, con lo que lapresión no será constante en todo elevaporador.La presión a la salida será:

p p entrada p perdidasalida = −0 0( ) ( )Δ


T

T

T

T

E. TORRELLA

T0

T’0

Recalentamiento

“E” “B” “S”

T0

T’0

Recalentamiento

“E” “B” “S”

10


Tendremos dos tipos de recalentamientos, quemedidos en presión serán:– Recalentamiento aparente; Δpa = Pb - P0 ; esdeicr diferencia entre presiones de bulbo y delfluido . a la entrada de evaporador– Recalentamiento real Δpr = Pb - P’0 (teniendo encuenta la pérdida de carga.

E. TORRELLA

p gcumpliéndose que Δpa < ΔprPor tanto, si las pérdidas de carga son importantes,aumentará el recalentamiento, disminuyendo lasuperficie útil. Para evitar este inconveniente, yconservar el grado de recalentamiento, se utiliza unaválvula termostática con igualación externa, en la quela acción del frigorígeno se efectúa por medio de lapresión de salida del evaporador.

Pag. 38

6

8

10p [bar]

Δp1

Δ

ΔT1 = ΔT2 = ΔT3Δp1 > Δp2 > Δp3

RELACION P-TPARA UN FLUIDO

E. TORRELLA

0 10 20-10-20-30-40

T [ºC]

0

2

4

ΔT3

Δp2

Δp3

ΔT2 ΔT1


E. TORRELLA


Pérdidas de carga máxima para I.E. R-22

0,150,2

0,250,3

kg/cm2

E. TORRELLA

0 20-20-40-60ºC

00,050,1

11


Montaje con igualador externo

E. TORRELLA


Tipos de igualadores de presión

Igualador

externo

E. TORRELLA

Igualador

interno

Pag. 43 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASDistribuidor

Una posibilidad de reducir los efectos de la pérdidade carga en evaporadores, es la disposición dedistribuidores en serir con la válvula, estoselementos tiene por fin la subdivisión de losevaporadores en poeciones en paraelo, y sualimentación independiente a través de los canalesdel distribuidor.

E. TORRELLA

Debe tenerse un especial cuidado en que los tramosde tubos de conexión al distribuidor seanexactamenete iguales, para que la pérdida en estossea igual, y la distribución de fluido la misma paracada sección del evaporador.

VÁLVULAS TERMOSTÁTICASDistribuidor

Pag. 44

E. TORRELLA

12

Pag. 45 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASDistribuidor

E. TORRELLA

Pag. 46

Cargas. Las válvulas de expansión puedendisponer de 3 tipos de carga:1. Carga universal2. Carga MOP3. Carga MOP con lastre

E. TORRELLA

Pag. 47 CARGA UNIVERSAL

Las válvulas de expansión conCarga Universal se emplean enla mayoría de las instalacionesde refrigeración, en las que nose exige una limitación depresión y en las que el bulbopuede llegar a tener una mayortemperatura que el elemento, oen altas temperaturas de

E. TORRELLA

en altas temperaturas deevaporación/ alta presión deevaporación.La carga universal tiene unacarga líquida en el bulbo. Lacantidad de carga es tan grande,que siempre quedará carga enel bulbo a pesar de que elelemento se encuentre más fríoo más caliente que el bulbo.

Pag. 48 CON CARGA MOP

Las válvulas con carga MOP se usan normalmenteen unidades de fábrica, donde se desea una limitaciónde la presión de aspiración en el momento de puestaen marcha, como por ejemplo en el sector detransporte y en nstalaciones de aire acondicionado.Las válvulas de expansión con MOP tienen unacantidad muy reducida de carga en el bulbo. Estosignificam que la válvula o el elemento tienen quetener una temperatura mayor que el bulbo. En casocontrario, la carga puede emigrar del bulbo hacia elelemento, con el consiguiente cese defuncionamiento de la válvula de expansión.La carga MOP tiene una cantidad limitada de cargalíquida en el bulbo. Las siglas “MOP” significanPresión de Operación Máxima (Maximum OperationPressure) y es la presión de aspiración/ evaporacióná l i id l b í d

E. TORRELLA

más alta, permitida en las tuberías deaspiración/evaporación. La carga se habrá evaporadocuando se llegue al punto MOP. Cuando la presiónde aspiración vaya aumentando, la válvula deexpansión empezará a cerrarse a unos 0.3/0.4 barpor debajo del punto MOP y se cerrarácompletamente cuando la presión de aspiración seaigual al punto MOP. MOP también se llama a veces -Protección de sobrecarga de motor- “MotorOverload Protection”.

13

Pag. 49 CARGA MOP CON LASTRE

Las válvulas con carga MOP conlastre se usan preferentemente eninstalaciones de refrigeración conevaporadores “altamente dinámicos” ,como p.ej. en instalaciones de aireacondicionado e intercambiadores decalor de placa con una alta transmisiónde calor. Con carga MOP con lastre, sepuede conseguir un recalentamiento dehasta 2 - 4K (°C) menor, que con otrostipos de carga.Carga MOP con lastre El bulbo de

E. TORRELLA

una válvula de expansión termostáticacontiene un material de gran porosidady superficie en relación a su peso. Lacarga MOP con lastre tiene un efectoamortiguante sobre la regulación de laválvula de expansión. La válvula se abredespacio cuando la temperatura delbulbo aumenta y cierra rápido cuandola temperatura del bulbo disminuye.

Pag. 50 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASCon limitador de presión

La estructura de variación de la potencia requeridapor un compresor presenta un máximo en la zonaintermedia entre las presiones de evaporación ycondensación, por lo que después de una paradaprolongada, en la que la presión del evaporadoraumenta, el motor del compresor se sobrecarga porpasar, en el arranque, por el máximo. Por tanto, enaquellas instalaciones en las que el aumento en laió d b j ól d i

E. TORRELLA

presión de baja sólo se produce en raras ocasiones(desescarche, parada técnica...), es posiblesuministrar un motor eléctrico de menor potencia, sise dispone de una válvula con limitación de presión.El limitador de presión tiene como objetivo impedirla apertura de la válvula de laminación hasta que sehaya alcanzado un valor pequeño de presión deevaporación.

Pag. 51 VÁLVULAS TERMOSTÁTICASCon limitador de presión MOP

Si bien existen limitadores de presión de tipo mecánico(resorte o cartucho de gas), vamos a centrar la descripción delfuncionamiento de estas válvulas en aquellas en que el bulbo seencuentra cargado de gas.Si se dispone un fluido en el interior de la válvula, de tal maneraque a una cierta temperatura todo se encuentra en fase vapor,la variación que seguirá, con el calentamiento, no será lacorrespondiente a saturación sino a uno vapor recalentado, esdecir presentará una menor pendiente (diagrama p T) esto

E. TORRELLA

decir presentará una menor pendiente (diagrama p-T), estoimplicará que para temperaturas superiores a la de comienzode vapor recalentado, el grado de recalentamiento será muygrande, lo que impedirá la apertura de la válvula hasta que laaspiración de vapores, por parte del compresor, haga bajarconvenientemente la presión en el evaporador, de tal maneraque el motor eléctrico de accionamiento no se sobrecargue.

Pag. 52 VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS SIN TREN TERMOSTÁTICO

Los vapores de salidapasan por la válvula, lo

E. TORRELLA

pasan por la válvula, loque se usa como señal debulbo.

14

Pag. 53Regulación de un nivel

Termostática con calentamiento

E. TORRELLA

Pag. 54VÁLVULAS TERM.

ELECTRÓNICASPrincipio de funcionamiento

Similares a las de tipo mecánico, pero ajustando los recalentamientos avalores inferiores a un grado centígrado.

E. TORRELLA

Pag. 55 VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS Ventajas

La principal ventaja de este tipo deexpansores radica en el alto rendimientoconseguido de la superficie de evaporador, yaque una buena regulación delrecalentamiento permite el aprovechamientode la mayor parte de su superficie, restandoól ñ ió d l i bi d

E. TORRELLA

sólo una pequeña porción del intercambiadorocupada por el vapor en fase derecalentamiento.Desde un punto de vista de mantenimientohay que señalar su fiabilidad y larga duración,así como su posible utilización a todos losfrigorígenos.

Pag. 56 VÁLVULAS TERMOSTÁTICAS Inconvenientes

En el capítulo de inconvenientes hay que señalar que nomantienen a un nivel constante la temperatura de ebullición, yaque al aumentar la carga, y mantener un recalentamiento fijo,entrará un mayor caudal, lo que dará lugar a una mayor presióny temperatura. En caso de descenso de la carga térmica en 1ainstalación el proceso es de bajada de presión y temperatura.Esta variación produce sobre el local a enfriar un descenso de lahumedad relativa, y los problemas que esto conlleva.Por último, como ya se vio, durante el funcionamiento de estetipo de dispositivos puede darse golpes de liquido sin embargo

E. TORRELLA

tipo de dispositivos puede darse golpes de liquido, sin embargoeste problema puede soslayarse fácilmente (solenoides,intercambiador intermedio...).El grado de recalentamiento normalmente escogido es de 5 a 7ºC, si bien en acondicionamiento de aire puede ser un pocomayor, y en instalaciones a baja temperatura un poco menor aese valor.

15

Pag. 57

VÁLVULAS DE FLOTADOR

E. TORRELLA

Pag. 58 VÁLVULAS DE FLOTADOR

Un dispositivo de expansión de flotador tiene porobjetivo mantener constante el nivel de fluidopresente en un recipiente, las variaciones de nivelson detectadas por una boya cuyo movimientoservirá para restaurar el equilibrio.Este tipo de válvulas se reserva para las instalacionesi d d i d d l d

E. TORRELLA

provistas de evaporadores inundados, en general degran potencia, manteniendo en ellos un nivelconstante de liquido sea cual sea la carga térmicarequerida. Desde el punto de vista determotransferencia, estos sistemas presentanventajas frente a los evaporadores secos, dada laeficiente utilización de la superficie total delevaporador.

Pag. 59 VÁLVULAS DE FLOTADORTipos

Según la situación de la válvula puedendistinguirse dos clases de dispositivos:– Expansores de flotador de alta presión; seproduce la apertura ante una elevación denivel en un depósito, en el que reina laió d d ió

E. TORRELLA

presión de condensación.– Expansores de flotador de baja presión; laapertura ahora tiene lugar al disminuir elnivel de un depósito, siendo la presión deeste último la de evaporación.

Pag. 60 VÁLVULAS DE FLOTADORAlta presión

La función de esta válvula es mantener unnivel constante en el recipiente acumuladorsituado a la salida del condensador, con loque este presenta una capacidad baja. Estadisposición no controla directamente laalimentación del evaporador, ya que, sea cuall d l i l ió i i

E. TORRELLA

sea la carga de la instalación, se suministrahacia evaporador una cantidad constante defluido refrigerante, por tanto, para asegurarun buen funcionamiento, es preciso disponeren el circuito de baja un recipiente separadorcapaz de albergar el frigorígeno sin arrastrede liquido hacia el compresor.

16


Al no disponer de una acumulación importante en ellado de alta presión, un aumento de la carga térmicaa disipar conducirá a una sobrealimentación deliquido al evaporador, existiendo un riesgo deentrada de liquido al compresor.Por el contrario ante una pequeña carga térmica enla instalación, puede producirse una baja

E. TORRELLA

alimentación del evaporador.Dadas las características señaladas para estosdispositivos, se concluye que sólo deben serutilizados en aquellas instalaciones que presenten unanecesidades frigoríficas muy constantes, o que de noserlo su variación se produzca de un modo lento, talcomo suele ser el caso de enfriamiento defrigoríferos.

Pag. 62 VALVULA FLOTADOR A.P.

Pilota el suministro defluido al recipiente de bajapresión.– 9.- Obturador– 5.- Conexión arecipiente B.P.

E. TORRELLA

– 3, 4. Conexionessuperior e inferior adepósito A.P.


E. TORRELLA

Pag. 64 VÁLVULAS DE FLOTADORBaja presión

E. TORRELLA

17


Este tipo de expansores regulan el paso de liquidofrigorígeno a baja presión hacia el evaporador,realizándolo en función de la carga térmica acontrarrestar, es decir renuevan la cantidad deliquido evaporado en evaporador.La acción de estas válvulas puede ser de dos tipos:

E. TORRELLA

– Acción continua; respuesta inmediata a cualquiercambio de nivel.– Acción intermitente; respuesta discreta frente aunos valores limites (máximo o mínimo).


Una particularidad importante ha de tener en cuenta, cuando setrabaja con este tipo de válvulas de flotador, es el respetar lasespecificaciones de fabricante en lo tocante a los limites deutilización, ya que fuera del rango de trabajo puede variar laflotación de la boya dando lugar a señales erróneas de nivel.El mayor inconveniente de las válvulas de flotador de bajapresión radica en la recuperación del lubricante, caso de altamiscibilidad frigorígeno - lubricante (algunos derivadoshalogenados) ya que esto dificulta el retorno de aceite a cárter

E. TORRELLA

halogenados), ya que esto dificulta el retorno de aceite a cárter.En resumen, estos expansores alimentan de manera continua alsistema de evaporación, por lo que tanto el compresor como laválvula tienden a equilibrarse con todo tipo de cargas, es decir,caso de aumentar las necesidades frigoríficas, la presión deevaporador tiende a incrementarse, con lo que el volumenespecífico desciende y el caudal másico aspirado por compresoraumenta, la válvula reaccionar; abriendo. En caso de descensode la carga térmica, el caudal aspirado seria menor y la válvulacerraría.

Pag. 67

EXPANSORES DE SECCION CONSTANTE

E. TORRELLA

Pag. 68 TUBOS CAPILARES

E. TORRELLA

El término "capilar" esta mal escogido, ya que no es el fenómenode capilaridad el que los rige, sino que se trata de tubos depequeño diámetro (0,6 a 2,3 mm.) y relativamente larga longitud(relación L/D del orden de 1000 a 5000), en el que se produce, porfricción, la pérdida de carga necesaria para provocar el descensode la alta presión reinante en condensador a la baja de evaporador.

18

Pag. 69 TUBOS CAPILARESVista

E. TORRELLA

Pag. 70 TUBOS CAPILARESUtilización

La gran utilización de este dispositivo en las pequeñas máquinasse relaciona con los siguientes aspectos:– Su bajo coste.– La no existencia de partes móviles, lo que asegura unamayor fiabilidad de funcionamiento.

– La carencia de separación entre zonas de alta y baja presión,por lo que al parar el compresor se produce la igualaciónde presiones, de tala manera que el siguiente arranque del

E. TORRELLA

compresor se produce en “vacio”, es decir con un par dearranque bajo, lo que permite evitar elsobredimensionamiento del motor eléctrico. Encontrapartida, la nueva puesta en régimen requier untiempo hasta el restablecimiento de dichas presiones.

– La limitación del caudal másico de refrigerante puesto encirculación.

Pag. 71 TUBOS CAPILARESUtilización

En el capítulo de inconvenientes debe mencionarse:– Peor adapatación a variaciones de carga, frente a otrosdispositivos de expansión. La razón se encuentra en que abaja carga (potencia frigorífica reducida), van a producirseun elevado número de operaciones de arranque-parada,acompañados con igualación de presiones y tiempos derestablecimiento de presiones, dando como resultadoconsumos de potencia superiores a los necesarios conotros dispositivos

E. TORRELLA

otros dispositivos.– En caso de un mal dimensionamiento del capilar puedenproducirse los siguientes efectos:• Caso de un defecto de alimentación, menor flujo defrigorígeno del necesario, se producirá un descenso dela presión de evaporador y una merma de la capacidaddel compresor y por tanto de la instalación.• Caso de una sobrealimentación de liquido al evaporadorse corre el riesgo de golpe de liquido en compresor, alno poder evaporarse la totalidad de liquido.

Pag. 72TUBOS CAPILARESSubenfriamiento -

RecalentamientoEn las instalaciones dotadas con tubo capilar, este suelemontarse solidariamente a la tubería de aspiración,consiguiéndose de este modo un rudimentario intercambiadorde recalentamiento - subenfriamiento de efectos benéficossobre la instalación, ya que una vaporización parcial del fluidoprovoca un fuerte descenso de la masa que entra enevaporador. Además se producen los siguientes efectosbenéficos:– Aumento del caudal másico, tanto mayor cuanto superiorsea el área de contacto ya que se incrementa la longitud en

E. TORRELLA

sea el área de contacto, ya que se incrementa la longitud enla que tiene lugar el flujo monofásico (todo liquido),disminuyendo la del flujo bifásico en la que tiene lugar lamayor pérdida de carga.

– La producción frigorífica específica aumentaconsiderablemente (hasta un 25% de incremento).

En caso de no existir contacto entre capilar y tubería deaspiración, se puede considerar que el calor intercambiado conel entorno es despreciable, y por tanto su comportamiento aefectos prácticos adiabático.

19

Pag. 73 TUBOS CAPILARESComportamiento del fluido

Supuesto estado de liquido subenfriado y alta presión en laentrada del capilar, el proceso de expansión que conduce a unasalida del fluido en estado de vapor húmedo a baja presión,conlleva las siguientes etapas:– Pimera fase; inicialmente se produce una caída de presiónoriginada por el cambio brusco de sección, desde la tuberíade liquido a la entrada al capilar, la temperatura en esta fasees prácticamente constante.

– Seguna fase; en esta zona, en la que el refrigerante todaviapermanece en fase liquida la presión continúa su descenso

E. TORRELLA

permanece en fase liquida, la presión continúa su descensodebido a la pérdida de carga que se origina en el recorridopor el tubo capilar.

– Tercera fase; cuando la presión alcanza el valor desaturación se forma la primera burbuja de vapor. A medidaque prosigue la expansión, la presión sigue bajando, y dadala coexistencia de fases, la temperatura se va acorresponder con la de saturación a cada presión delrecorrido.

Pag. 74ORIFICIOS DE SECCION

CONSTANTERestrictores

E. TORRELLA

Pag. 75 Compresor paradoVálvula cerrada

E. TORRELLA

Pag. 76Válvula trabajando

normalmenteRecalentamiento constante

E. TORRELLA

20

Pag. 77 Válvula trabajandoReducción de carga

E. TORRELLA

Pag. 78 Válvula trabajandoAumento de carga

E. TORRELLA

Pag. 79 Paro del compresorCierre de válvula

E. TORRELLA

Documents

TF 4EXPANSORES 2 2007 - git.uji.es · térmica), de tal manera que F1