Refrigeracioacuten y Aire Acondicionado ESCUELA DE INGENIERIacuteA MECAacuteNICA

Bucaramanga Colombia

DISPOSITIVOS DE CONTROL DE REFRIGERANTE TUBOS CAPILARES Y VAacuteLVULAS TERMOSTAacuteTICAS Y AUTOMAacuteTICAS

I INTRODUCCIOacuteN

Los elementos baacutesicos que constituyen un sistema de refrigeracioacuten son el compresor el condensador el evaporador y el dispositivo de expansioacuten

Los dispositivos de expansioacuten tienen un doble propoacutesito deben reducir la presioacuten del liacutequido refrigerante y regular el flujo de refrigerante al evaporador

Dentro de los dispositivos de expansioacuten se encuentra el tubo capilar y las vaacutelvulas de expansioacuten de las cuales se explican las vaacutelvulas automaacuteticas por temperatura (VET) y las electroacutenicas

II OBJETIVOS

Analizar los tipos de dispositivos de expansioacuten maacutes comunes y su operacioacuten dentro de los sistemas de refrigeracioacuten

Objetivos Especiacuteficos

Determinar las ventajas y desventajas de los dispositivos de expansioacuten mencionados para identificar en que situaciones son maacutes adecuados

Explicar los meacutetodos de seleccioacuten para el tubo capilar tanto analiacutetica como graacuteficamente

III TUBOS CAPILARES

Los tubos capilares se utilizan habitualmente como elementos de expansioacuten en pequentildeas instalaciones

normalmente comerciales por la facilidad de instalacioacuten el bajo coste y su fiabilidad pero actualmente estaacute siendo extendido a sistemas de maacutes de 5 HpPermiten la utilizacioacuten de compresores de bajo par de arranque por el buen equilibrio de presiones

En la siguiente figura se describe el tubo capilar y sus partes

A = Purgador B = Tubo capilar C = Flujo del refrigerante D = Refrigerante liacutequido a temperatura y presioacuten altas E = Refrigerante liacutequido a temperatura y presioacuten bajas

Cuando el refrigerante liacutequido entra dentro del tubo capilar se produce una estrangulacioacuten (aumenta la velocidad y disminuye la presioacuten) debido a esto parte del liacutequido se evapora al cambiar de presioacuten aproximadamente un 30Sin embargo una vez seleccionado e instalado el tubo capilar no puede ajustarse por siacute mismo a las variaciones en presioacuten de descarga de succioacuten y carga El compresor y el dispositivo de expansioacuten deben llevar las condiciones de succioacuten y descarga al mismo flujo de refrigerante que el dispositivo de expansioacuten alimenta al evaporador Una condicioacuten de desbalanceo de flujo entre estos dos componentes debe ser necesariamente temporal

Se observa en la figura 7-1 que para un flujo de masa de refrigerante y una presioacuten de admisioacuten corresponde una liacutenea de temperatura de condensacioacuten la cual en el punto de corte es el de equilibrio

En la figura 7-2 se observa que si el punto de corte estaacute por debajo se presenta sobrecalentamiento y si estaacute por encima hay baja alimentacioacuten respecto al punto de equilibrio dado por el tubo capilar

Los equipos congeladores suelen llevar un separador de partiacuteculas para evitar los golpes de liacutequido El tubo estaacute calibrado la potencia frigoriacutefica estaacute en funcioacuten con el diaacutemetro y la longitud del tuboAjustamos las condiciones de trabajo de los equipos con tubo capilar con la carga de refrigerante El exceso o la ausencia de la carga de refrigerante puede ser determinante para el rendimiento del evaporador ya que la poca carga de refrigerante hariacutea que la temperatura de evaporacioacuten sea demasiada baja y eso comporta un aprovechamiento parcial del evaporador En cambio un exceso de carga es causa de una presioacuten demasiado elevada y conduce a la sobrecarga del compresor pudieacutendole llegar golpes de liacutequido

Eleccioacuten de un tubo capilar

Meacutetodo analiacutetico

Se debe elegir el diaacutemetro y la longitud de este de forma que el compresor y el tubo capilar determinen un punto de equilibrio a la temperatura de evaporacioacuten deseada

Si se desea

determinar a longitud necesaria de un tubo capilar de cierto diaacutemetro para reducir la presioacuten de un caudal de en masa dado de refrigerante el meacutetodo a seguir es el de determinacioacuten de incrementos sucesivos

Se procede (1) se supone un pequentildeo incremento de caiacuteda de presioacuten (2) se determina la calidad volumen especiacutefico viscosidad y velocidad a la salida del incremento de longitud suponiendo una expansioacuten a entalpiacutea constante (3) se determina la caiacuteda de presioacuten debida a la aceleracioacuten del refrigerante (4) se resta de la caiacuteda total d presioacuten de 1 la calculada en 3 y se obtiene la caiacuteda de presioacuten debida al rozamiento la longitud del tubo que dariacutea la caiacuteda de presioacuten por rozamiento obtenida en 4

Ejemplo calcular la presioacuten del refrigerante 12 cuando se expande a traveacutes de un tubo capilar que tiene un diaacutemetro de 107 mm si 1362 kg7h de liacutequido saturado entran en el tubo capilar a la temperatura de 433 C Despreciar la transmisioacuten de calor

Solucioacuten en el primer incremento de longitud se supone que la presioacuten del refrigerante desciende hasta el punto donde la temperatura de saturacioacuten es 378 C las condiciones a la entrada del primer incremento de longitud se designaran con el subiacutendice cero y las condiciones a la salida con el subiacutendice 1

Meacutetodo graacutefico

Wolf et al en 1995 desarrollan graficas que muestran el flujo maacutesico de refrigerantes especiacuteficos en este tipo de tubos Este anaacutelisis se basa en dos variables

Tasa de flujo medida en un capilar de referencia Factor de flujo (φ) como un factor de correccioacuten

geomeacutetrica

Al multiplicar estas variables se puede predecir la tasa de flujo real

A continuacioacuten se muestran las graacuteficas guiacuteas para establecer estas variables en funcioacuten de ciertos paraacutemetros

FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR

Diaacutemetro del tubo capilar 086 mm Longitud 3300 mm

Con los valores de presioacuten y condicioacuten del fluido en la succioacuten del capilar se puede en el eje de las ordenadas obtener el flujo maacutesico para un tipo de diaacutemetro especiacutefico de tuberiacutea

FACTOR DE CORRECCION PARA EL R-134a (φ)

Para buenas condiciones de aspiracioacuten multiplicar tambieacuten por 095 Factor (φ) en funcioacuten del diaacutemetro y la longitud de la tuberiacutea el factor de 095 no siempre es utilizado

Determine la rata de flujo del R-134a a traveacutes de un tubo capilar de 065 mm de ID y 25 m de longitud operando sin intercambiador de calor con 12 MPa de presioacuten al entrada y 5 de contenido de vapor en la entrada del tubo capilar

Desarrollo De la grafica FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR datos de presioacuten de entrada y temperatura de subenfriamiento

Graacutefica FACTOR DE CORRECCION DE R-134a (φ)

PRESION(MPa) CALIDAD () FLUJO

( Kgh )

12 5 40ID 086 mm Longitud del capilar 3300 mm

ID(mm) LONGITUD(mm) FACTOR DE FLUJO φ

065 2500 05

Hallamos el valor del flujo real seguacuten la ecuacioacuten

COMO FUNCIONA LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Operacioacuten Baacutesica

Un bulbo sensor estaacute conectado a la VET a traveacutes de un tubo capilar que transmite la presioacuten del bulbo hasta la parte superior del diafragma de la vaacutelvula El conjunto bulbo sensor tubo capilar y diafragma es conocido como elemento termostaacutetico El elemento termostaacutetico es reemplazable en todas las VETs

El diafragma es el componente actuante de la vaacutelvula y su movimiento es transmitido al conjunto eje y porta eje por medio de una o dos varillas de empuje permitiendo que el eje se mueva entrando y saliendo del orificio de la vaacutelvula El resorte de recalentamiento estaacute ubicado debajo del porta eje y una guiacutea de resorte lo mantiene en su lugar En las vaacutelvulas ajustables externamente un ajuste externo de vaacutelvula permite alterar la presioacuten del resorte

Hay tres presiones fundamentales que actuacutean sobre el diafragma de la vaacutelvula y afectan su operacioacuten Presioacuten de bulbo sensor P1 presioacuten de equilibrador P2 y presioacuten equivalente de resorte P3 (vea figura 1)

La presioacuten de bulbo sensor es una funcioacuten de la temperatura de la carga termostaacutetica ie la sustancia dentro del bulbo Esta presioacuten actuacutea sobre la parte superior del diafragma de la vaacutelvula causando que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes abierta

Las presiones de equilibrador y de resorte actuacutean juntas debajo del diafragma haciendo que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes cerrada Durante la operacioacuten

normal de la vaacutelvula la presioacuten de bulbo sensor debe ser igual a la suma de las presiones de resorte y equilibrador ie

P1 = P2 + P3

La presioacuten equivalente de resorte se define como la fuerza del resorte dividida entre el aacuterea efectiva del diafragma El aacuterea efectiva del diafragma es la parte del aacuterea total del diafragma que es usada efectivamente por las presiones de bulbo y equilibrador para suministrar sus respectivas fuerzas de abertura y cierre La presioacuten equivalente de resorte es en lo esencial constante una vez que la vaacutelvula ha sido ajustada al recalentamiento deseado

Como resultado la VET funciona controlando la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador por medio de la presioacuten de resorte La funcioacuten del bulbo sensor es ldquosentirrdquo la temperatura del vapor de refrigerante al salir del evaporador Idealmente la temperatura de bulbo es exactamente igual a la temperatura del vapor de refrigerante

A medida que la temperatura de bulbo aumenta la presioacuten de bulbo tambieacuten aumenta haciendo que el eje se mueva alejaacutendose del orificio de la vaacutelvula permitiendo un mayor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea abrieacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador incrementa lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo A la inversa a medida que la temperatura de bulbo disminuye la presioacuten de bulbo disminuye haciendo que el eje se mueva hacia el orificio permitiendo un menor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea cerraacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador disminuye lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo

Un cambio en la temperatura del vapor de refrigerante en la salida del evaporador es causado por uno de dos eventos(1) la presioacuten del resorte es cambiada por medio del ajuste de la vaacutelvula y (2) un cambio en la carga teacutermica del evaporador

Cuando la presioacuten del resorte es aumentada girando el ajuste de vaacutelvula en direccioacuten de las manecillas del reloj se disminuye el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La temperatura del vapor en la salida del evaporador aumenta dado que el punto donde el refrigerante se vaporiza completamente se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador dejando una mayor superficie de evaporador para calentar el refrigerante a su forma gaseosa Las temperaturas reales del vapor de refrigerante y bulbo seraacuten controladas en el punto donde la presioacuten de bulbo se equilibra con la suma de las presiones de equilibrador y resorte A la inversa cuando la presioacuten del resorte es

disminuida girando el ajuste de la vaacutelvula en direccioacuten contraria a las manecillas del reloj incrementa el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador y disminuyen las temperaturas del vapor de refrigerante y del bulbo La presioacuten de resorte determina el recalentamiento de control de la vaacutelvula Aumentar la presioacuten de resorte aumenta el recalentamiento disminuir la presioacuten de resorte disminuye el recalentamiento

Un aumento en la carga teacutermica del evaporador hace que el refrigerante se evapore a mayor velocidad Como resultado el punto de completa vaporizacioacuten del flujo de refrigerante se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador Las temperaturas de vapor de refrigerante y bulbo aumentan causando un incremento en la presioacuten de bulbo y que la vaacutelvula se mueva en direccioacuten de abrir hasta que las tres presiones se equilibran

A la inversa si se reduce la carga teacutermica en el evaporador causa una disminucioacuten en las temperaturas de vapor y bulbo y que la vaacutelvula se mueva en la direccioacuten de cerrar hasta que las tres presiones se equilibran A diferencia de un cambio en la presioacuten de resorte debido a un ajuste de vaacutelvula un cambio en la carga en el evaporador no afecta apreciablemente el recalentamiento de control de una vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica Esto se debe al hecho de que las VETs son disentildeadas para mantener en lo esencial constante la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador y por ende controlan el recalentamiento sin importar la carga teacutermica

Efecto de la Caiacuteda de Presioacuten a Traveacutes del Orificio de la Vaacutelvula Hay una presioacuten adicional considerada no fundamental que afecta la operacioacuten de la vaacutelvula esta surge de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula Esta presioacuten P4 puede relacionarse con las otras tres presiones fundamentales como el producto de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio y la razoacuten del aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma ie

P4= Caiacuteda de Presioacuten x (Aacuterea de OrificioAacuterea Efectiva de Diafragma)

En el caso del disentildeo convencional de VETs esta presioacuten tiende a abrir la vaacutelvula dado que el flujo de refrigerante tiende a mover la vaacutelvula en la direccioacuten de abrir Como resultado nuestra ecuacioacuten original se modifica asiacute

P1 + P4 = P2 + P3

P4 se hace maacutes significativa para la operacioacuten de la VET mientras mayor sea la razoacuten aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma y mientras mayor sea la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula

Meacutetodo de Equilibrio

La operacioacuten de la vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica estaacute determinada por la relacioacuten entre tres presiones fundamentales Presioacuten de bulbo presioacuten de equilibrador y presioacuten equivalente de resorte Estas presiones se ilustran en la figura 1 La presioacuten de equilibrador es la presioacuten de evaporador que la vaacutelvula ldquosienterdquo El medio usado para transmitir esta presioacuten desde el sistema de refrigeracioacuten hasta el lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula es llamado meacutetodo de equilibrio

La presioacuten del evaporador es transmitida al lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula por uno de dos meacutetodos Si la vaacutelvula es equilibrada internamente la presioacuten del evaporador en la salida de la vaacutelvula es transmitida al diafragma viacutea un pasadizo dentro del cuerpo de la vaacutelvula o a traveacutes de espacios alrededor de las barras de empuje Si la vaacutelvula es equilibrada externamente el lado de abajo del diafragma es aislado de la presioacuten de salida de la vaacutelvula usando un material de empaque alrededor de las varillas de empuje o con varillas de empuje que han sido ajustadas estrechamente La presioacuten del evaporador se transmite al diafragma por medio de un tubo que conecta la liacutenea de succioacuten cerca de la salida evaporador con una conexioacuten externa de la vaacutelvula La conexioacuten externa estaacute unida a un pasadizo que termina en el lado de abajo del diafragma Vea la figura 2 a continuacioacuten

La VET equilibrada internamente debe limitarse a evaporadores de un solo circuito con caiacuteda de presioacuten no mayor que el equivalente a un cambio de 1ordmC en la temperatura de saturacioacuten Refieacuterase a la tabla 1 para recomendaciones de maacutexima caiacuteda de presioacuten permisible para vaacutelvulas equilibradas internamente Las VET equilibradas externamente no son afectadas por la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del evaporador incluyendo la caiacuteda de presioacuten de los distribuidores de refrigerante empleados por serpentines de evaporadores multi-circuito

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

Se observa en la figura 7-1 que para un flujo de masa de refrigerante y una presioacuten de admisioacuten corresponde una liacutenea de temperatura de condensacioacuten la cual en el punto de corte es el de equilibrio

En la figura 7-2 se observa que si el punto de corte estaacute por debajo se presenta sobrecalentamiento y si estaacute por encima hay baja alimentacioacuten respecto al punto de equilibrio dado por el tubo capilar

Los equipos congeladores suelen llevar un separador de partiacuteculas para evitar los golpes de liacutequido El tubo estaacute calibrado la potencia frigoriacutefica estaacute en funcioacuten con el diaacutemetro y la longitud del tuboAjustamos las condiciones de trabajo de los equipos con tubo capilar con la carga de refrigerante El exceso o la ausencia de la carga de refrigerante puede ser determinante para el rendimiento del evaporador ya que la poca carga de refrigerante hariacutea que la temperatura de evaporacioacuten sea demasiada baja y eso comporta un aprovechamiento parcial del evaporador En cambio un exceso de carga es causa de una presioacuten demasiado elevada y conduce a la sobrecarga del compresor pudieacutendole llegar golpes de liacutequido

Eleccioacuten de un tubo capilar

Meacutetodo analiacutetico

Se debe elegir el diaacutemetro y la longitud de este de forma que el compresor y el tubo capilar determinen un punto de equilibrio a la temperatura de evaporacioacuten deseada

Si se desea

determinar a longitud necesaria de un tubo capilar de cierto diaacutemetro para reducir la presioacuten de un caudal de en masa dado de refrigerante el meacutetodo a seguir es el de determinacioacuten de incrementos sucesivos

Se procede (1) se supone un pequentildeo incremento de caiacuteda de presioacuten (2) se determina la calidad volumen especiacutefico viscosidad y velocidad a la salida del incremento de longitud suponiendo una expansioacuten a entalpiacutea constante (3) se determina la caiacuteda de presioacuten debida a la aceleracioacuten del refrigerante (4) se resta de la caiacuteda total d presioacuten de 1 la calculada en 3 y se obtiene la caiacuteda de presioacuten debida al rozamiento la longitud del tubo que dariacutea la caiacuteda de presioacuten por rozamiento obtenida en 4

Ejemplo calcular la presioacuten del refrigerante 12 cuando se expande a traveacutes de un tubo capilar que tiene un diaacutemetro de 107 mm si 1362 kg7h de liacutequido saturado entran en el tubo capilar a la temperatura de 433 C Despreciar la transmisioacuten de calor

Solucioacuten en el primer incremento de longitud se supone que la presioacuten del refrigerante desciende hasta el punto donde la temperatura de saturacioacuten es 378 C las condiciones a la entrada del primer incremento de longitud se designaran con el subiacutendice cero y las condiciones a la salida con el subiacutendice 1

Meacutetodo graacutefico

Wolf et al en 1995 desarrollan graficas que muestran el flujo maacutesico de refrigerantes especiacuteficos en este tipo de tubos Este anaacutelisis se basa en dos variables

Tasa de flujo medida en un capilar de referencia Factor de flujo (φ) como un factor de correccioacuten

geomeacutetrica

Al multiplicar estas variables se puede predecir la tasa de flujo real

A continuacioacuten se muestran las graacuteficas guiacuteas para establecer estas variables en funcioacuten de ciertos paraacutemetros

FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR

Diaacutemetro del tubo capilar 086 mm Longitud 3300 mm

Con los valores de presioacuten y condicioacuten del fluido en la succioacuten del capilar se puede en el eje de las ordenadas obtener el flujo maacutesico para un tipo de diaacutemetro especiacutefico de tuberiacutea

FACTOR DE CORRECCION PARA EL R-134a (φ)

Para buenas condiciones de aspiracioacuten multiplicar tambieacuten por 095 Factor (φ) en funcioacuten del diaacutemetro y la longitud de la tuberiacutea el factor de 095 no siempre es utilizado

Determine la rata de flujo del R-134a a traveacutes de un tubo capilar de 065 mm de ID y 25 m de longitud operando sin intercambiador de calor con 12 MPa de presioacuten al entrada y 5 de contenido de vapor en la entrada del tubo capilar

Desarrollo De la grafica FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR datos de presioacuten de entrada y temperatura de subenfriamiento

Graacutefica FACTOR DE CORRECCION DE R-134a (φ)

PRESION(MPa) CALIDAD () FLUJO

( Kgh )

12 5 40ID 086 mm Longitud del capilar 3300 mm

ID(mm) LONGITUD(mm) FACTOR DE FLUJO φ

065 2500 05

Hallamos el valor del flujo real seguacuten la ecuacioacuten

COMO FUNCIONA LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Operacioacuten Baacutesica

Un bulbo sensor estaacute conectado a la VET a traveacutes de un tubo capilar que transmite la presioacuten del bulbo hasta la parte superior del diafragma de la vaacutelvula El conjunto bulbo sensor tubo capilar y diafragma es conocido como elemento termostaacutetico El elemento termostaacutetico es reemplazable en todas las VETs

El diafragma es el componente actuante de la vaacutelvula y su movimiento es transmitido al conjunto eje y porta eje por medio de una o dos varillas de empuje permitiendo que el eje se mueva entrando y saliendo del orificio de la vaacutelvula El resorte de recalentamiento estaacute ubicado debajo del porta eje y una guiacutea de resorte lo mantiene en su lugar En las vaacutelvulas ajustables externamente un ajuste externo de vaacutelvula permite alterar la presioacuten del resorte

Hay tres presiones fundamentales que actuacutean sobre el diafragma de la vaacutelvula y afectan su operacioacuten Presioacuten de bulbo sensor P1 presioacuten de equilibrador P2 y presioacuten equivalente de resorte P3 (vea figura 1)

La presioacuten de bulbo sensor es una funcioacuten de la temperatura de la carga termostaacutetica ie la sustancia dentro del bulbo Esta presioacuten actuacutea sobre la parte superior del diafragma de la vaacutelvula causando que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes abierta

Las presiones de equilibrador y de resorte actuacutean juntas debajo del diafragma haciendo que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes cerrada Durante la operacioacuten

normal de la vaacutelvula la presioacuten de bulbo sensor debe ser igual a la suma de las presiones de resorte y equilibrador ie

P1 = P2 + P3

La presioacuten equivalente de resorte se define como la fuerza del resorte dividida entre el aacuterea efectiva del diafragma El aacuterea efectiva del diafragma es la parte del aacuterea total del diafragma que es usada efectivamente por las presiones de bulbo y equilibrador para suministrar sus respectivas fuerzas de abertura y cierre La presioacuten equivalente de resorte es en lo esencial constante una vez que la vaacutelvula ha sido ajustada al recalentamiento deseado

Como resultado la VET funciona controlando la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador por medio de la presioacuten de resorte La funcioacuten del bulbo sensor es ldquosentirrdquo la temperatura del vapor de refrigerante al salir del evaporador Idealmente la temperatura de bulbo es exactamente igual a la temperatura del vapor de refrigerante

A medida que la temperatura de bulbo aumenta la presioacuten de bulbo tambieacuten aumenta haciendo que el eje se mueva alejaacutendose del orificio de la vaacutelvula permitiendo un mayor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea abrieacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador incrementa lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo A la inversa a medida que la temperatura de bulbo disminuye la presioacuten de bulbo disminuye haciendo que el eje se mueva hacia el orificio permitiendo un menor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea cerraacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador disminuye lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo

Un cambio en la temperatura del vapor de refrigerante en la salida del evaporador es causado por uno de dos eventos(1) la presioacuten del resorte es cambiada por medio del ajuste de la vaacutelvula y (2) un cambio en la carga teacutermica del evaporador

Cuando la presioacuten del resorte es aumentada girando el ajuste de vaacutelvula en direccioacuten de las manecillas del reloj se disminuye el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La temperatura del vapor en la salida del evaporador aumenta dado que el punto donde el refrigerante se vaporiza completamente se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador dejando una mayor superficie de evaporador para calentar el refrigerante a su forma gaseosa Las temperaturas reales del vapor de refrigerante y bulbo seraacuten controladas en el punto donde la presioacuten de bulbo se equilibra con la suma de las presiones de equilibrador y resorte A la inversa cuando la presioacuten del resorte es

disminuida girando el ajuste de la vaacutelvula en direccioacuten contraria a las manecillas del reloj incrementa el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador y disminuyen las temperaturas del vapor de refrigerante y del bulbo La presioacuten de resorte determina el recalentamiento de control de la vaacutelvula Aumentar la presioacuten de resorte aumenta el recalentamiento disminuir la presioacuten de resorte disminuye el recalentamiento

Un aumento en la carga teacutermica del evaporador hace que el refrigerante se evapore a mayor velocidad Como resultado el punto de completa vaporizacioacuten del flujo de refrigerante se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador Las temperaturas de vapor de refrigerante y bulbo aumentan causando un incremento en la presioacuten de bulbo y que la vaacutelvula se mueva en direccioacuten de abrir hasta que las tres presiones se equilibran

A la inversa si se reduce la carga teacutermica en el evaporador causa una disminucioacuten en las temperaturas de vapor y bulbo y que la vaacutelvula se mueva en la direccioacuten de cerrar hasta que las tres presiones se equilibran A diferencia de un cambio en la presioacuten de resorte debido a un ajuste de vaacutelvula un cambio en la carga en el evaporador no afecta apreciablemente el recalentamiento de control de una vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica Esto se debe al hecho de que las VETs son disentildeadas para mantener en lo esencial constante la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador y por ende controlan el recalentamiento sin importar la carga teacutermica

Efecto de la Caiacuteda de Presioacuten a Traveacutes del Orificio de la Vaacutelvula Hay una presioacuten adicional considerada no fundamental que afecta la operacioacuten de la vaacutelvula esta surge de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula Esta presioacuten P4 puede relacionarse con las otras tres presiones fundamentales como el producto de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio y la razoacuten del aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma ie

P4= Caiacuteda de Presioacuten x (Aacuterea de OrificioAacuterea Efectiva de Diafragma)

En el caso del disentildeo convencional de VETs esta presioacuten tiende a abrir la vaacutelvula dado que el flujo de refrigerante tiende a mover la vaacutelvula en la direccioacuten de abrir Como resultado nuestra ecuacioacuten original se modifica asiacute

P1 + P4 = P2 + P3

P4 se hace maacutes significativa para la operacioacuten de la VET mientras mayor sea la razoacuten aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma y mientras mayor sea la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula

Meacutetodo de Equilibrio

La operacioacuten de la vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica estaacute determinada por la relacioacuten entre tres presiones fundamentales Presioacuten de bulbo presioacuten de equilibrador y presioacuten equivalente de resorte Estas presiones se ilustran en la figura 1 La presioacuten de equilibrador es la presioacuten de evaporador que la vaacutelvula ldquosienterdquo El medio usado para transmitir esta presioacuten desde el sistema de refrigeracioacuten hasta el lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula es llamado meacutetodo de equilibrio

La presioacuten del evaporador es transmitida al lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula por uno de dos meacutetodos Si la vaacutelvula es equilibrada internamente la presioacuten del evaporador en la salida de la vaacutelvula es transmitida al diafragma viacutea un pasadizo dentro del cuerpo de la vaacutelvula o a traveacutes de espacios alrededor de las barras de empuje Si la vaacutelvula es equilibrada externamente el lado de abajo del diafragma es aislado de la presioacuten de salida de la vaacutelvula usando un material de empaque alrededor de las varillas de empuje o con varillas de empuje que han sido ajustadas estrechamente La presioacuten del evaporador se transmite al diafragma por medio de un tubo que conecta la liacutenea de succioacuten cerca de la salida evaporador con una conexioacuten externa de la vaacutelvula La conexioacuten externa estaacute unida a un pasadizo que termina en el lado de abajo del diafragma Vea la figura 2 a continuacioacuten

La VET equilibrada internamente debe limitarse a evaporadores de un solo circuito con caiacuteda de presioacuten no mayor que el equivalente a un cambio de 1ordmC en la temperatura de saturacioacuten Refieacuterase a la tabla 1 para recomendaciones de maacutexima caiacuteda de presioacuten permisible para vaacutelvulas equilibradas internamente Las VET equilibradas externamente no son afectadas por la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del evaporador incluyendo la caiacuteda de presioacuten de los distribuidores de refrigerante empleados por serpentines de evaporadores multi-circuito

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

Meacutetodo graacutefico

Wolf et al en 1995 desarrollan graficas que muestran el flujo maacutesico de refrigerantes especiacuteficos en este tipo de tubos Este anaacutelisis se basa en dos variables

Tasa de flujo medida en un capilar de referencia Factor de flujo (φ) como un factor de correccioacuten

geomeacutetrica

Al multiplicar estas variables se puede predecir la tasa de flujo real

A continuacioacuten se muestran las graacuteficas guiacuteas para establecer estas variables en funcioacuten de ciertos paraacutemetros

FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR

Diaacutemetro del tubo capilar 086 mm Longitud 3300 mm

Con los valores de presioacuten y condicioacuten del fluido en la succioacuten del capilar se puede en el eje de las ordenadas obtener el flujo maacutesico para un tipo de diaacutemetro especiacutefico de tuberiacutea

FACTOR DE CORRECCION PARA EL R-134a (φ)

Para buenas condiciones de aspiracioacuten multiplicar tambieacuten por 095 Factor (φ) en funcioacuten del diaacutemetro y la longitud de la tuberiacutea el factor de 095 no siempre es utilizado

Determine la rata de flujo del R-134a a traveacutes de un tubo capilar de 065 mm de ID y 25 m de longitud operando sin intercambiador de calor con 12 MPa de presioacuten al entrada y 5 de contenido de vapor en la entrada del tubo capilar

Desarrollo De la grafica FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR datos de presioacuten de entrada y temperatura de subenfriamiento

Graacutefica FACTOR DE CORRECCION DE R-134a (φ)

PRESION(MPa) CALIDAD () FLUJO

( Kgh )

12 5 40ID 086 mm Longitud del capilar 3300 mm

ID(mm) LONGITUD(mm) FACTOR DE FLUJO φ

065 2500 05

Hallamos el valor del flujo real seguacuten la ecuacioacuten

COMO FUNCIONA LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Operacioacuten Baacutesica

Un bulbo sensor estaacute conectado a la VET a traveacutes de un tubo capilar que transmite la presioacuten del bulbo hasta la parte superior del diafragma de la vaacutelvula El conjunto bulbo sensor tubo capilar y diafragma es conocido como elemento termostaacutetico El elemento termostaacutetico es reemplazable en todas las VETs

El diafragma es el componente actuante de la vaacutelvula y su movimiento es transmitido al conjunto eje y porta eje por medio de una o dos varillas de empuje permitiendo que el eje se mueva entrando y saliendo del orificio de la vaacutelvula El resorte de recalentamiento estaacute ubicado debajo del porta eje y una guiacutea de resorte lo mantiene en su lugar En las vaacutelvulas ajustables externamente un ajuste externo de vaacutelvula permite alterar la presioacuten del resorte

Hay tres presiones fundamentales que actuacutean sobre el diafragma de la vaacutelvula y afectan su operacioacuten Presioacuten de bulbo sensor P1 presioacuten de equilibrador P2 y presioacuten equivalente de resorte P3 (vea figura 1)

La presioacuten de bulbo sensor es una funcioacuten de la temperatura de la carga termostaacutetica ie la sustancia dentro del bulbo Esta presioacuten actuacutea sobre la parte superior del diafragma de la vaacutelvula causando que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes abierta

Las presiones de equilibrador y de resorte actuacutean juntas debajo del diafragma haciendo que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes cerrada Durante la operacioacuten

normal de la vaacutelvula la presioacuten de bulbo sensor debe ser igual a la suma de las presiones de resorte y equilibrador ie

P1 = P2 + P3

La presioacuten equivalente de resorte se define como la fuerza del resorte dividida entre el aacuterea efectiva del diafragma El aacuterea efectiva del diafragma es la parte del aacuterea total del diafragma que es usada efectivamente por las presiones de bulbo y equilibrador para suministrar sus respectivas fuerzas de abertura y cierre La presioacuten equivalente de resorte es en lo esencial constante una vez que la vaacutelvula ha sido ajustada al recalentamiento deseado

Como resultado la VET funciona controlando la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador por medio de la presioacuten de resorte La funcioacuten del bulbo sensor es ldquosentirrdquo la temperatura del vapor de refrigerante al salir del evaporador Idealmente la temperatura de bulbo es exactamente igual a la temperatura del vapor de refrigerante

A medida que la temperatura de bulbo aumenta la presioacuten de bulbo tambieacuten aumenta haciendo que el eje se mueva alejaacutendose del orificio de la vaacutelvula permitiendo un mayor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea abrieacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador incrementa lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo A la inversa a medida que la temperatura de bulbo disminuye la presioacuten de bulbo disminuye haciendo que el eje se mueva hacia el orificio permitiendo un menor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea cerraacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador disminuye lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo

Un cambio en la temperatura del vapor de refrigerante en la salida del evaporador es causado por uno de dos eventos(1) la presioacuten del resorte es cambiada por medio del ajuste de la vaacutelvula y (2) un cambio en la carga teacutermica del evaporador

Cuando la presioacuten del resorte es aumentada girando el ajuste de vaacutelvula en direccioacuten de las manecillas del reloj se disminuye el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La temperatura del vapor en la salida del evaporador aumenta dado que el punto donde el refrigerante se vaporiza completamente se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador dejando una mayor superficie de evaporador para calentar el refrigerante a su forma gaseosa Las temperaturas reales del vapor de refrigerante y bulbo seraacuten controladas en el punto donde la presioacuten de bulbo se equilibra con la suma de las presiones de equilibrador y resorte A la inversa cuando la presioacuten del resorte es

disminuida girando el ajuste de la vaacutelvula en direccioacuten contraria a las manecillas del reloj incrementa el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador y disminuyen las temperaturas del vapor de refrigerante y del bulbo La presioacuten de resorte determina el recalentamiento de control de la vaacutelvula Aumentar la presioacuten de resorte aumenta el recalentamiento disminuir la presioacuten de resorte disminuye el recalentamiento

Un aumento en la carga teacutermica del evaporador hace que el refrigerante se evapore a mayor velocidad Como resultado el punto de completa vaporizacioacuten del flujo de refrigerante se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador Las temperaturas de vapor de refrigerante y bulbo aumentan causando un incremento en la presioacuten de bulbo y que la vaacutelvula se mueva en direccioacuten de abrir hasta que las tres presiones se equilibran

A la inversa si se reduce la carga teacutermica en el evaporador causa una disminucioacuten en las temperaturas de vapor y bulbo y que la vaacutelvula se mueva en la direccioacuten de cerrar hasta que las tres presiones se equilibran A diferencia de un cambio en la presioacuten de resorte debido a un ajuste de vaacutelvula un cambio en la carga en el evaporador no afecta apreciablemente el recalentamiento de control de una vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica Esto se debe al hecho de que las VETs son disentildeadas para mantener en lo esencial constante la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador y por ende controlan el recalentamiento sin importar la carga teacutermica

Efecto de la Caiacuteda de Presioacuten a Traveacutes del Orificio de la Vaacutelvula Hay una presioacuten adicional considerada no fundamental que afecta la operacioacuten de la vaacutelvula esta surge de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula Esta presioacuten P4 puede relacionarse con las otras tres presiones fundamentales como el producto de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio y la razoacuten del aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma ie

P4= Caiacuteda de Presioacuten x (Aacuterea de OrificioAacuterea Efectiva de Diafragma)

En el caso del disentildeo convencional de VETs esta presioacuten tiende a abrir la vaacutelvula dado que el flujo de refrigerante tiende a mover la vaacutelvula en la direccioacuten de abrir Como resultado nuestra ecuacioacuten original se modifica asiacute

P1 + P4 = P2 + P3

P4 se hace maacutes significativa para la operacioacuten de la VET mientras mayor sea la razoacuten aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma y mientras mayor sea la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula

Meacutetodo de Equilibrio

La operacioacuten de la vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica estaacute determinada por la relacioacuten entre tres presiones fundamentales Presioacuten de bulbo presioacuten de equilibrador y presioacuten equivalente de resorte Estas presiones se ilustran en la figura 1 La presioacuten de equilibrador es la presioacuten de evaporador que la vaacutelvula ldquosienterdquo El medio usado para transmitir esta presioacuten desde el sistema de refrigeracioacuten hasta el lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula es llamado meacutetodo de equilibrio

La presioacuten del evaporador es transmitida al lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula por uno de dos meacutetodos Si la vaacutelvula es equilibrada internamente la presioacuten del evaporador en la salida de la vaacutelvula es transmitida al diafragma viacutea un pasadizo dentro del cuerpo de la vaacutelvula o a traveacutes de espacios alrededor de las barras de empuje Si la vaacutelvula es equilibrada externamente el lado de abajo del diafragma es aislado de la presioacuten de salida de la vaacutelvula usando un material de empaque alrededor de las varillas de empuje o con varillas de empuje que han sido ajustadas estrechamente La presioacuten del evaporador se transmite al diafragma por medio de un tubo que conecta la liacutenea de succioacuten cerca de la salida evaporador con una conexioacuten externa de la vaacutelvula La conexioacuten externa estaacute unida a un pasadizo que termina en el lado de abajo del diafragma Vea la figura 2 a continuacioacuten

La VET equilibrada internamente debe limitarse a evaporadores de un solo circuito con caiacuteda de presioacuten no mayor que el equivalente a un cambio de 1ordmC en la temperatura de saturacioacuten Refieacuterase a la tabla 1 para recomendaciones de maacutexima caiacuteda de presioacuten permisible para vaacutelvulas equilibradas internamente Las VET equilibradas externamente no son afectadas por la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del evaporador incluyendo la caiacuteda de presioacuten de los distribuidores de refrigerante empleados por serpentines de evaporadores multi-circuito

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR

Diaacutemetro del tubo capilar 086 mm Longitud 3300 mm

Con los valores de presioacuten y condicioacuten del fluido en la succioacuten del capilar se puede en el eje de las ordenadas obtener el flujo maacutesico para un tipo de diaacutemetro especiacutefico de tuberiacutea

FACTOR DE CORRECCION PARA EL R-134a (φ)

Para buenas condiciones de aspiracioacuten multiplicar tambieacuten por 095 Factor (φ) en funcioacuten del diaacutemetro y la longitud de la tuberiacutea el factor de 095 no siempre es utilizado

Determine la rata de flujo del R-134a a traveacutes de un tubo capilar de 065 mm de ID y 25 m de longitud operando sin intercambiador de calor con 12 MPa de presioacuten al entrada y 5 de contenido de vapor en la entrada del tubo capilar

Desarrollo De la grafica FLUJO MASICO DEL R-134a POR TUBO CAPILLAR datos de presioacuten de entrada y temperatura de subenfriamiento

Graacutefica FACTOR DE CORRECCION DE R-134a (φ)

PRESION(MPa) CALIDAD () FLUJO

( Kgh )

12 5 40ID 086 mm Longitud del capilar 3300 mm

ID(mm) LONGITUD(mm) FACTOR DE FLUJO φ

065 2500 05

Hallamos el valor del flujo real seguacuten la ecuacioacuten

COMO FUNCIONA LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Operacioacuten Baacutesica

Un bulbo sensor estaacute conectado a la VET a traveacutes de un tubo capilar que transmite la presioacuten del bulbo hasta la parte superior del diafragma de la vaacutelvula El conjunto bulbo sensor tubo capilar y diafragma es conocido como elemento termostaacutetico El elemento termostaacutetico es reemplazable en todas las VETs

El diafragma es el componente actuante de la vaacutelvula y su movimiento es transmitido al conjunto eje y porta eje por medio de una o dos varillas de empuje permitiendo que el eje se mueva entrando y saliendo del orificio de la vaacutelvula El resorte de recalentamiento estaacute ubicado debajo del porta eje y una guiacutea de resorte lo mantiene en su lugar En las vaacutelvulas ajustables externamente un ajuste externo de vaacutelvula permite alterar la presioacuten del resorte

Hay tres presiones fundamentales que actuacutean sobre el diafragma de la vaacutelvula y afectan su operacioacuten Presioacuten de bulbo sensor P1 presioacuten de equilibrador P2 y presioacuten equivalente de resorte P3 (vea figura 1)

La presioacuten de bulbo sensor es una funcioacuten de la temperatura de la carga termostaacutetica ie la sustancia dentro del bulbo Esta presioacuten actuacutea sobre la parte superior del diafragma de la vaacutelvula causando que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes abierta

Las presiones de equilibrador y de resorte actuacutean juntas debajo del diafragma haciendo que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes cerrada Durante la operacioacuten

normal de la vaacutelvula la presioacuten de bulbo sensor debe ser igual a la suma de las presiones de resorte y equilibrador ie

P1 = P2 + P3

La presioacuten equivalente de resorte se define como la fuerza del resorte dividida entre el aacuterea efectiva del diafragma El aacuterea efectiva del diafragma es la parte del aacuterea total del diafragma que es usada efectivamente por las presiones de bulbo y equilibrador para suministrar sus respectivas fuerzas de abertura y cierre La presioacuten equivalente de resorte es en lo esencial constante una vez que la vaacutelvula ha sido ajustada al recalentamiento deseado

Como resultado la VET funciona controlando la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador por medio de la presioacuten de resorte La funcioacuten del bulbo sensor es ldquosentirrdquo la temperatura del vapor de refrigerante al salir del evaporador Idealmente la temperatura de bulbo es exactamente igual a la temperatura del vapor de refrigerante

A medida que la temperatura de bulbo aumenta la presioacuten de bulbo tambieacuten aumenta haciendo que el eje se mueva alejaacutendose del orificio de la vaacutelvula permitiendo un mayor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea abrieacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador incrementa lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo A la inversa a medida que la temperatura de bulbo disminuye la presioacuten de bulbo disminuye haciendo que el eje se mueva hacia el orificio permitiendo un menor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea cerraacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador disminuye lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo

Un cambio en la temperatura del vapor de refrigerante en la salida del evaporador es causado por uno de dos eventos(1) la presioacuten del resorte es cambiada por medio del ajuste de la vaacutelvula y (2) un cambio en la carga teacutermica del evaporador

Cuando la presioacuten del resorte es aumentada girando el ajuste de vaacutelvula en direccioacuten de las manecillas del reloj se disminuye el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La temperatura del vapor en la salida del evaporador aumenta dado que el punto donde el refrigerante se vaporiza completamente se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador dejando una mayor superficie de evaporador para calentar el refrigerante a su forma gaseosa Las temperaturas reales del vapor de refrigerante y bulbo seraacuten controladas en el punto donde la presioacuten de bulbo se equilibra con la suma de las presiones de equilibrador y resorte A la inversa cuando la presioacuten del resorte es

disminuida girando el ajuste de la vaacutelvula en direccioacuten contraria a las manecillas del reloj incrementa el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador y disminuyen las temperaturas del vapor de refrigerante y del bulbo La presioacuten de resorte determina el recalentamiento de control de la vaacutelvula Aumentar la presioacuten de resorte aumenta el recalentamiento disminuir la presioacuten de resorte disminuye el recalentamiento

Un aumento en la carga teacutermica del evaporador hace que el refrigerante se evapore a mayor velocidad Como resultado el punto de completa vaporizacioacuten del flujo de refrigerante se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador Las temperaturas de vapor de refrigerante y bulbo aumentan causando un incremento en la presioacuten de bulbo y que la vaacutelvula se mueva en direccioacuten de abrir hasta que las tres presiones se equilibran

A la inversa si se reduce la carga teacutermica en el evaporador causa una disminucioacuten en las temperaturas de vapor y bulbo y que la vaacutelvula se mueva en la direccioacuten de cerrar hasta que las tres presiones se equilibran A diferencia de un cambio en la presioacuten de resorte debido a un ajuste de vaacutelvula un cambio en la carga en el evaporador no afecta apreciablemente el recalentamiento de control de una vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica Esto se debe al hecho de que las VETs son disentildeadas para mantener en lo esencial constante la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador y por ende controlan el recalentamiento sin importar la carga teacutermica

Efecto de la Caiacuteda de Presioacuten a Traveacutes del Orificio de la Vaacutelvula Hay una presioacuten adicional considerada no fundamental que afecta la operacioacuten de la vaacutelvula esta surge de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula Esta presioacuten P4 puede relacionarse con las otras tres presiones fundamentales como el producto de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio y la razoacuten del aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma ie

P4= Caiacuteda de Presioacuten x (Aacuterea de OrificioAacuterea Efectiva de Diafragma)

En el caso del disentildeo convencional de VETs esta presioacuten tiende a abrir la vaacutelvula dado que el flujo de refrigerante tiende a mover la vaacutelvula en la direccioacuten de abrir Como resultado nuestra ecuacioacuten original se modifica asiacute

P1 + P4 = P2 + P3

P4 se hace maacutes significativa para la operacioacuten de la VET mientras mayor sea la razoacuten aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma y mientras mayor sea la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula

Meacutetodo de Equilibrio

La operacioacuten de la vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica estaacute determinada por la relacioacuten entre tres presiones fundamentales Presioacuten de bulbo presioacuten de equilibrador y presioacuten equivalente de resorte Estas presiones se ilustran en la figura 1 La presioacuten de equilibrador es la presioacuten de evaporador que la vaacutelvula ldquosienterdquo El medio usado para transmitir esta presioacuten desde el sistema de refrigeracioacuten hasta el lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula es llamado meacutetodo de equilibrio

La presioacuten del evaporador es transmitida al lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula por uno de dos meacutetodos Si la vaacutelvula es equilibrada internamente la presioacuten del evaporador en la salida de la vaacutelvula es transmitida al diafragma viacutea un pasadizo dentro del cuerpo de la vaacutelvula o a traveacutes de espacios alrededor de las barras de empuje Si la vaacutelvula es equilibrada externamente el lado de abajo del diafragma es aislado de la presioacuten de salida de la vaacutelvula usando un material de empaque alrededor de las varillas de empuje o con varillas de empuje que han sido ajustadas estrechamente La presioacuten del evaporador se transmite al diafragma por medio de un tubo que conecta la liacutenea de succioacuten cerca de la salida evaporador con una conexioacuten externa de la vaacutelvula La conexioacuten externa estaacute unida a un pasadizo que termina en el lado de abajo del diafragma Vea la figura 2 a continuacioacuten

La VET equilibrada internamente debe limitarse a evaporadores de un solo circuito con caiacuteda de presioacuten no mayor que el equivalente a un cambio de 1ordmC en la temperatura de saturacioacuten Refieacuterase a la tabla 1 para recomendaciones de maacutexima caiacuteda de presioacuten permisible para vaacutelvulas equilibradas internamente Las VET equilibradas externamente no son afectadas por la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del evaporador incluyendo la caiacuteda de presioacuten de los distribuidores de refrigerante empleados por serpentines de evaporadores multi-circuito

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

Un bulbo sensor estaacute conectado a la VET a traveacutes de un tubo capilar que transmite la presioacuten del bulbo hasta la parte superior del diafragma de la vaacutelvula El conjunto bulbo sensor tubo capilar y diafragma es conocido como elemento termostaacutetico El elemento termostaacutetico es reemplazable en todas las VETs

El diafragma es el componente actuante de la vaacutelvula y su movimiento es transmitido al conjunto eje y porta eje por medio de una o dos varillas de empuje permitiendo que el eje se mueva entrando y saliendo del orificio de la vaacutelvula El resorte de recalentamiento estaacute ubicado debajo del porta eje y una guiacutea de resorte lo mantiene en su lugar En las vaacutelvulas ajustables externamente un ajuste externo de vaacutelvula permite alterar la presioacuten del resorte

Hay tres presiones fundamentales que actuacutean sobre el diafragma de la vaacutelvula y afectan su operacioacuten Presioacuten de bulbo sensor P1 presioacuten de equilibrador P2 y presioacuten equivalente de resorte P3 (vea figura 1)

La presioacuten de bulbo sensor es una funcioacuten de la temperatura de la carga termostaacutetica ie la sustancia dentro del bulbo Esta presioacuten actuacutea sobre la parte superior del diafragma de la vaacutelvula causando que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes abierta

Las presiones de equilibrador y de resorte actuacutean juntas debajo del diafragma haciendo que la vaacutelvula se mueva hacia una posicioacuten maacutes cerrada Durante la operacioacuten

normal de la vaacutelvula la presioacuten de bulbo sensor debe ser igual a la suma de las presiones de resorte y equilibrador ie

P1 = P2 + P3

La presioacuten equivalente de resorte se define como la fuerza del resorte dividida entre el aacuterea efectiva del diafragma El aacuterea efectiva del diafragma es la parte del aacuterea total del diafragma que es usada efectivamente por las presiones de bulbo y equilibrador para suministrar sus respectivas fuerzas de abertura y cierre La presioacuten equivalente de resorte es en lo esencial constante una vez que la vaacutelvula ha sido ajustada al recalentamiento deseado

Como resultado la VET funciona controlando la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador por medio de la presioacuten de resorte La funcioacuten del bulbo sensor es ldquosentirrdquo la temperatura del vapor de refrigerante al salir del evaporador Idealmente la temperatura de bulbo es exactamente igual a la temperatura del vapor de refrigerante

A medida que la temperatura de bulbo aumenta la presioacuten de bulbo tambieacuten aumenta haciendo que el eje se mueva alejaacutendose del orificio de la vaacutelvula permitiendo un mayor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea abrieacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador incrementa lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo A la inversa a medida que la temperatura de bulbo disminuye la presioacuten de bulbo disminuye haciendo que el eje se mueva hacia el orificio permitiendo un menor flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La vaacutelvula continuacutea cerraacutendose hasta que la presioacuten de equilibrador disminuye lo suficiente de tal manera que la suma de presiones de equilibrador y resorte se equilibra con la presioacuten de bulbo

Un cambio en la temperatura del vapor de refrigerante en la salida del evaporador es causado por uno de dos eventos(1) la presioacuten del resorte es cambiada por medio del ajuste de la vaacutelvula y (2) un cambio en la carga teacutermica del evaporador

Cuando la presioacuten del resorte es aumentada girando el ajuste de vaacutelvula en direccioacuten de las manecillas del reloj se disminuye el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador La temperatura del vapor en la salida del evaporador aumenta dado que el punto donde el refrigerante se vaporiza completamente se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador dejando una mayor superficie de evaporador para calentar el refrigerante a su forma gaseosa Las temperaturas reales del vapor de refrigerante y bulbo seraacuten controladas en el punto donde la presioacuten de bulbo se equilibra con la suma de las presiones de equilibrador y resorte A la inversa cuando la presioacuten del resorte es

disminuida girando el ajuste de la vaacutelvula en direccioacuten contraria a las manecillas del reloj incrementa el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador y disminuyen las temperaturas del vapor de refrigerante y del bulbo La presioacuten de resorte determina el recalentamiento de control de la vaacutelvula Aumentar la presioacuten de resorte aumenta el recalentamiento disminuir la presioacuten de resorte disminuye el recalentamiento

Un aumento en la carga teacutermica del evaporador hace que el refrigerante se evapore a mayor velocidad Como resultado el punto de completa vaporizacioacuten del flujo de refrigerante se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador Las temperaturas de vapor de refrigerante y bulbo aumentan causando un incremento en la presioacuten de bulbo y que la vaacutelvula se mueva en direccioacuten de abrir hasta que las tres presiones se equilibran

A la inversa si se reduce la carga teacutermica en el evaporador causa una disminucioacuten en las temperaturas de vapor y bulbo y que la vaacutelvula se mueva en la direccioacuten de cerrar hasta que las tres presiones se equilibran A diferencia de un cambio en la presioacuten de resorte debido a un ajuste de vaacutelvula un cambio en la carga en el evaporador no afecta apreciablemente el recalentamiento de control de una vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica Esto se debe al hecho de que las VETs son disentildeadas para mantener en lo esencial constante la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador y por ende controlan el recalentamiento sin importar la carga teacutermica

Efecto de la Caiacuteda de Presioacuten a Traveacutes del Orificio de la Vaacutelvula Hay una presioacuten adicional considerada no fundamental que afecta la operacioacuten de la vaacutelvula esta surge de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula Esta presioacuten P4 puede relacionarse con las otras tres presiones fundamentales como el producto de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio y la razoacuten del aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma ie

P4= Caiacuteda de Presioacuten x (Aacuterea de OrificioAacuterea Efectiva de Diafragma)

En el caso del disentildeo convencional de VETs esta presioacuten tiende a abrir la vaacutelvula dado que el flujo de refrigerante tiende a mover la vaacutelvula en la direccioacuten de abrir Como resultado nuestra ecuacioacuten original se modifica asiacute

P1 + P4 = P2 + P3

P4 se hace maacutes significativa para la operacioacuten de la VET mientras mayor sea la razoacuten aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma y mientras mayor sea la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula

Meacutetodo de Equilibrio

La operacioacuten de la vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica estaacute determinada por la relacioacuten entre tres presiones fundamentales Presioacuten de bulbo presioacuten de equilibrador y presioacuten equivalente de resorte Estas presiones se ilustran en la figura 1 La presioacuten de equilibrador es la presioacuten de evaporador que la vaacutelvula ldquosienterdquo El medio usado para transmitir esta presioacuten desde el sistema de refrigeracioacuten hasta el lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula es llamado meacutetodo de equilibrio

La presioacuten del evaporador es transmitida al lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula por uno de dos meacutetodos Si la vaacutelvula es equilibrada internamente la presioacuten del evaporador en la salida de la vaacutelvula es transmitida al diafragma viacutea un pasadizo dentro del cuerpo de la vaacutelvula o a traveacutes de espacios alrededor de las barras de empuje Si la vaacutelvula es equilibrada externamente el lado de abajo del diafragma es aislado de la presioacuten de salida de la vaacutelvula usando un material de empaque alrededor de las varillas de empuje o con varillas de empuje que han sido ajustadas estrechamente La presioacuten del evaporador se transmite al diafragma por medio de un tubo que conecta la liacutenea de succioacuten cerca de la salida evaporador con una conexioacuten externa de la vaacutelvula La conexioacuten externa estaacute unida a un pasadizo que termina en el lado de abajo del diafragma Vea la figura 2 a continuacioacuten

La VET equilibrada internamente debe limitarse a evaporadores de un solo circuito con caiacuteda de presioacuten no mayor que el equivalente a un cambio de 1ordmC en la temperatura de saturacioacuten Refieacuterase a la tabla 1 para recomendaciones de maacutexima caiacuteda de presioacuten permisible para vaacutelvulas equilibradas internamente Las VET equilibradas externamente no son afectadas por la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del evaporador incluyendo la caiacuteda de presioacuten de los distribuidores de refrigerante empleados por serpentines de evaporadores multi-circuito

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

disminuida girando el ajuste de la vaacutelvula en direccioacuten contraria a las manecillas del reloj incrementa el flujo de refrigerante hacia dentro del evaporador y disminuyen las temperaturas del vapor de refrigerante y del bulbo La presioacuten de resorte determina el recalentamiento de control de la vaacutelvula Aumentar la presioacuten de resorte aumenta el recalentamiento disminuir la presioacuten de resorte disminuye el recalentamiento

Un aumento en la carga teacutermica del evaporador hace que el refrigerante se evapore a mayor velocidad Como resultado el punto de completa vaporizacioacuten del flujo de refrigerante se mueve maacutes atraacutes dentro del evaporador Las temperaturas de vapor de refrigerante y bulbo aumentan causando un incremento en la presioacuten de bulbo y que la vaacutelvula se mueva en direccioacuten de abrir hasta que las tres presiones se equilibran

A la inversa si se reduce la carga teacutermica en el evaporador causa una disminucioacuten en las temperaturas de vapor y bulbo y que la vaacutelvula se mueva en la direccioacuten de cerrar hasta que las tres presiones se equilibran A diferencia de un cambio en la presioacuten de resorte debido a un ajuste de vaacutelvula un cambio en la carga en el evaporador no afecta apreciablemente el recalentamiento de control de una vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica Esto se debe al hecho de que las VETs son disentildeadas para mantener en lo esencial constante la diferencia entre las presiones de bulbo y equilibrador y por ende controlan el recalentamiento sin importar la carga teacutermica

Efecto de la Caiacuteda de Presioacuten a Traveacutes del Orificio de la Vaacutelvula Hay una presioacuten adicional considerada no fundamental que afecta la operacioacuten de la vaacutelvula esta surge de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula Esta presioacuten P4 puede relacionarse con las otras tres presiones fundamentales como el producto de la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio y la razoacuten del aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma ie

P4= Caiacuteda de Presioacuten x (Aacuterea de OrificioAacuterea Efectiva de Diafragma)

En el caso del disentildeo convencional de VETs esta presioacuten tiende a abrir la vaacutelvula dado que el flujo de refrigerante tiende a mover la vaacutelvula en la direccioacuten de abrir Como resultado nuestra ecuacioacuten original se modifica asiacute

P1 + P4 = P2 + P3

P4 se hace maacutes significativa para la operacioacuten de la VET mientras mayor sea la razoacuten aacuterea del orificio al aacuterea efectiva del diafragma y mientras mayor sea la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del orificio de la vaacutelvula

Meacutetodo de Equilibrio

La operacioacuten de la vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica estaacute determinada por la relacioacuten entre tres presiones fundamentales Presioacuten de bulbo presioacuten de equilibrador y presioacuten equivalente de resorte Estas presiones se ilustran en la figura 1 La presioacuten de equilibrador es la presioacuten de evaporador que la vaacutelvula ldquosienterdquo El medio usado para transmitir esta presioacuten desde el sistema de refrigeracioacuten hasta el lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula es llamado meacutetodo de equilibrio

La presioacuten del evaporador es transmitida al lado de abajo del diafragma de la vaacutelvula por uno de dos meacutetodos Si la vaacutelvula es equilibrada internamente la presioacuten del evaporador en la salida de la vaacutelvula es transmitida al diafragma viacutea un pasadizo dentro del cuerpo de la vaacutelvula o a traveacutes de espacios alrededor de las barras de empuje Si la vaacutelvula es equilibrada externamente el lado de abajo del diafragma es aislado de la presioacuten de salida de la vaacutelvula usando un material de empaque alrededor de las varillas de empuje o con varillas de empuje que han sido ajustadas estrechamente La presioacuten del evaporador se transmite al diafragma por medio de un tubo que conecta la liacutenea de succioacuten cerca de la salida evaporador con una conexioacuten externa de la vaacutelvula La conexioacuten externa estaacute unida a un pasadizo que termina en el lado de abajo del diafragma Vea la figura 2 a continuacioacuten

La VET equilibrada internamente debe limitarse a evaporadores de un solo circuito con caiacuteda de presioacuten no mayor que el equivalente a un cambio de 1ordmC en la temperatura de saturacioacuten Refieacuterase a la tabla 1 para recomendaciones de maacutexima caiacuteda de presioacuten permisible para vaacutelvulas equilibradas internamente Las VET equilibradas externamente no son afectadas por la caiacuteda de presioacuten a traveacutes del evaporador incluyendo la caiacuteda de presioacuten de los distribuidores de refrigerante empleados por serpentines de evaporadores multi-circuito

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

Cargas Termostaacuteticas

A como se mencionoacute previamente el bulbo sensor de la VET transmite presioacuten a la parte superior del diafragma por medio del tubo capilar La carga termostaacutetica es la substancia dentro del bulbo sensor que responde a la temperatura de la liacutenea de succioacuten para crear presioacuten de bulbo y estaacute disentildeada para permitir que la VET opere a un nivel satisfactorio de recalentamiento dentro de un rango especiacutefico de temperaturas de evaporacioacuten El tema de cargas termostaacuteticas se explica describiendo las categoriacuteas de clasificacioacuten de cargas Estas categoriacuteas son las siguientes

1 Carga Liacutequida2 Carga Gaseosa3 Carga Liacutequida-Cruzada4 Carga Gaseosa-Cruzada5 Carga de Adsorcioacuten

La carga liacutequida convencional consiste en el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico que el usado en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la carga liacutequida-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes El teacutermino carga cruzada surge del hecho que la caracteriacutestica presioacuten-temperatura de la mezcla de refrigerantes cruzaraacute en alguacuten punto la curva de saturacioacuten del refrigerante del sistema Tanto la carga liacutequida como la liacutequida-cruzada tienen suficiente liacutequido de manera que el bulbo tubo capilar y la caacutemara del diafragma siempre tendraacuten alguacuten liacutequido en todas las condiciones de temperatura Esta caracteriacutestica previene la migracioacuten de carga de la carga termostaacutetica que se alejaraacute del bulbo sensor si la temperatura del mismo se vuelve mayor que las otras partes del elemento termostaacutetico La migracioacuten de carga provoca la peacuterdida del control de la vaacutelvula Una caracteriacutestica adicional de estas cargas es la ausencia de una caracteriacutestica de Presioacuten Maacutexima de Operacioacuten (PMO)

Una carga termostaacutetica con una caracteriacutestica de PMO causa que la VET se cierre cuando la presioacuten del evaporador excede un valor predeterminado restringiendo

asiacute el flujo hacia el evaporador y limitando la maacutexima presioacuten de evaporador a la cual el sistema puede operar

Similarmente la carga gaseosa consiste en que se usa el mismo refrigerante en el elemento termostaacutetico y en el sistema de refrigeracioacuten mientras que la gaseosa-cruzada consiste en una mezcla de refrigerantes A diferencia de las cargas de tipo liacutequido ambas cargas gaseosas se distinguen por tener una carga gaseosa en el elemento termostaacutetico que condensa una cantidad diminuta de liacutequido cuando la VET opera dentro de su rango normal de operacioacuten

Esta caracteriacutestica provee a la vaacutelvula con una PMO a la temperatura de bulbo a la cual la parte liacutequida de la carga se convierte en gas Por encima de esta temperatura de bulbo un incremento de la temperatura no incrementa significativamente la presioacuten de la carga termostaacutetica limitando la presioacuten maacutexima del evaporador al nivel al cual el sistema puede operar Una desventaja de este tipo de carga termostaacutetica es la posibilidad de migracioacuten de carga

La carga de adsorcioacuten consiste de un gas no-condensable y un material adsorbente localizado en el bulbo sensor A medida que la temperatura del bulbo aumenta el gas es expulsado (de sorbido) fuera del material adsorbente incrementando la presioacuten del bulbo A la inversa a medida que la temperatura del bulbo disminuye el gas es adsorbido y por tanto la presioacuten del bulbo disminuye De igual manera que las cargas liacutequida y liacutequida cruzada la carga de adsorcioacuten no provee una PMO y no migraraacute

Se llama curva caracteriacutestica de recalentamiento a la graacutefica del recalentamiento estaacutetico de la vaacutelvula versus la temperatura de evaporador Esta curva es uacutetil para entender la operacioacuten de las VETs ya que su forma describe la operacioacuten de la vaacutelvula a un ajuste dado en un rango de temperaturas de evaporacioacuten La figura 6 ilustra las curvas caracteriacutesticas de recalentamiento de cargas termostaacuteticas

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

APLICACIONES DE LA VALVULA DE EXPANSION TERMOSTATICA

Debido a sus caracteriacutesticas superiores de operacioacuten la VET es actualmente usada en una amplia variedad de aplicaciones Estas aplicaciones incluyen pequentildeos y grandes sistemas de aire acondicionado y bombas de calor sistemas de refrigeracioacuten comercial incluyendo mostradores refrigerados maacutequinas para hacer hielo en cubos dispensadores de refrescos y sistemas de refrigeracioacuten de baja temperatura

La mayoriacutea de los sistemas de aire acondicionado y refrigeracioacuten usan alguacuten meacutetodo de reduccioacuten de capacidad para igualar la capacidad del sistema a aquella de una condicioacuten de carga teacutermica reducida comuacutenmente referida como operacioacuten de carga parcial

El meacutetodo maacutes simple de reduccioacuten de capacidad es el de usar el compresor en un ciclo encendido-apagado usualmente en respuesta a un termostato Otros meacutetodos de reduccioacuten de capacidad incluyen paro de compresor por etapas desviacuteo de gas caliente o alguna combinacioacuten de los meacutetodos arriba descritos

La vaacutelvula de expansioacuten termostaacutetica es un dispositivo de control de flujo del tipo modulante con capacidad de ajustarse a condiciones de carga baja y mantener un control razonable del flujo de refrigerante Sin embargo el rango efectivo de control de una VET tiene liacutemites y esta puede no ser capaz de operar apropiadamente en un sistema que requiere un alto grado de reduccioacuten de capacidad

Como resultado los sistemas que usan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad requieren praacutecticas apropiadas de disentildeo e instalacioacuten

Factores de Disentildeo de Sistemas

Es difiacutecil predecir el funcionamiento de una VET en condiciones de capacidad reducida del sistema esto es debido a la influencia de muchos factores de disentildeo presentes en cualquier sistema Estos factores incluyen dimensionamiento de la VET distribucioacuten del refrigerante ajuste de la VET disentildeo del serpentiacuten del evaporador tuberiacutea de la liacutenea de succioacuten y ubicacioacuten del bulbo

A continuacioacuten se indican recomendaciones generales relativas a estos factores

Capacidad de Vaacutelvula -La VET debe ser dimensionada tan cerca como posible a la condicioacuten de maacutexima carga teacutermica de disentildeo del sistema Puede seleccionarse una vaacutelvula con una capacidad nominal de hasta 10 por ciento menor capacidad que la requerida en la condicioacuten de carga

completa si el sistema operaraacute a carga reducida por largos periacuteodos de tiempo y si se pueden tolerar recalentamientos un poco mayores que los normales en condiciones de carga baja

Dimensionamiento del Distribuidor -El dimensionamiento apropiado del distribuidor es extremadamente importante para sistemas que utilizan meacutetodos de reduccioacuten de capacidad La funcioacuten del distribuidor del refrigerante es distribuir equitativamente el refrigerante hacia un evaporador multicircuito Si el distribuidor no puede realizar su funcioacuten en todas las condiciones entonces se espera una operacioacuten erraacutetica de la VET En el caso de los distribuidores tipo caiacuteda de presioacuten debe asegurase que el orificio y la tuberiacutea tengan el tamantildeo apropiado para condiciones tanto de carga maacutexima como miacutenima Para mayor informacioacuten vea el Boletiacuten 20-10

Ajuste de Recalentamiento - El ajuste de recalentamiento de la VET debe colocarse al maacuteximo posible recalentamiento que puede ser tolerado en condiciones de maacutexima carga Un ajuste de recalentamiento alto reduciraacute los problemas asociados con la oscilacioacuten moderada de la VET en condiciones de baja carga Los recalentamientos altos son maacutes aceptables en sistemas de aire acondicionado donde hay una amplia diferencia de temperatura entre el refrigerante y el aire lo que permite que la VET opere a recalentamientos maacutes altos sin una peacuterdida significativa de la capacidad del serpentiacuten

Disentildeo del Serpentiacuten del Evaporador -Cuando el evaporador ha sido configurado para proveer un contraflujo de refrigerante en relacioacuten a la direccioacuten al flujo de aire el recalentamiento normalmente tendraacute el menor efecto en la capacidad del evaporador y se minimizaraacuten las fluctuaciones de la presioacuten de succioacuten

La velocidad del refrigerante dentro del evaporador debe ser lo suficiente alta como para evitar que demasiado refrigerante liacutequido y aceite queden atascados lo que puede causar oscilacioacuten de la VET

Los serpentines multicircuito deben ser disentildeados de manera que cada circuito es expuesto a la misma carga teacutermica El flujo de aire a traveacutes del serpentiacuten debe ser distribuido equitativamente Los serpentines de evaporadores de sistemas de aire acondicionado de gran capacidad son frecuentemente divididos en secciones muacuteltiples de tal manera que una o maacutes de estas secciones pueden cerrarse para controlar la capacidad durante operacioacuten de carga parcial Por lo tanto se requiere una VET que alimente cada una de estas secciones Los meacutetodos usados para dividir estos serpentines son llamados Divisioacuten por filas Divisioacuten por caras y entrelazados

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

En general Las VETs operan mejor con serpentines entrelazados

Tuberiacutea de Liacutenea de Succioacuten -se explican los meacutetodos correctos para la instalacioacuten de la tuberiacutea de liacutenea de succioacuten incluyendo recomendaciones para la ubicacioacuten del bulbo y el uso de trampas (sifones) Donde los fabricantes y disentildeadores hayan probado y aprobado otros meacutetodos de instalacioacuten de tuberiacuteas estos deben seguirse cuando se instalen o se les deacute servicio a sus sistemas

Ubicacioacuten del Bulbo Sensor -El bulbo sensor de la VET debe ser ubicado en una seccioacuten horizontal de la liacutenea de succioacuten cercana a la salida del evaporador o en el caso de una vaacutelvula equilibrada externamente maacutes adelante de la conexioacuten del equilibrador en la liacutenea de succioacuten

Refrigerante Liacutequido Libre de Vapor -Otro aspecto importante para asegurar la apropiada operacioacuten de una TEV es proveer liacutequido refrigerante libre de vapor en la entrada de la VET El vapor en la liacutenea de liacutequido puede reducir severamente la capacidad de la VET entorpeciendo el flujo apropiado de refrigerante hacia el evaporador

Un intercambiador de calor liacutequido ndasha succioacuten correctamente dimensionado ayudaraacute a asegurar liacutequido libre de vapor Esto se logra suministrando cierta cantidad de subenfriamiento al liacutequido Ademaacutes el intercambiador de calor provee una ventaja adicional al sistema porque vaporiza pequentildeas cantidades de refrigerante liacutequido en la liacutenea de succioacuten antes que el liacutequido llegue al compresor Un indicador de humedad-liacutequido See-All ofrece una verificacioacuten visual de refrigerante libre de vapor

FACTORES QUE AFECTAN LA OPERACION Y EL RENDIMIENTO DE LA VET

Existen muchos factores que influencian la operacioacuten y el rendimiento de la VET A continuacioacuten se explican los factores principales

Recalentamiento Se define el recalentamiento como la diferencia entre la temperatura del vapor refrigerante y su temperatura de saturacioacuten Para medir apropiadamente el recalentamiento que una VET estaacute controlando se usa el meacutetodo presioacuten-temperatura Este meacutetodo consiste en medir la presioacuten de succioacuten en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor convertir esta presioacuten a su temperatura de saturacioacuten por medio de una tabla Presioacuten Temperatura y restar de la temperatura de saturacioacuten la temperatura del vapor medida en el lugar del bulbo sensor Por ejemplo el recalentamiento del vapor R-22 a 10ordmC y 68 psi en el lugar donde estaacute ubicado el bulbo sensor se calcula asiacute

Temperatura de saturacioacuten de vapor R-22 a 68 psi = 4degC recalentamiento = 10degC - 4degC = 6degC

Otro meacutetodo para medir el recalentamiento que la VET estaacute controlando es el meacutetodo de dos temperaturas Con este meacutetodo la temperatura de saturacioacuten se mide directamente colocando una sonda de temperatura encima de la superficie del evaporador normalmente en un lugar entre la mitad y dos tercios de la distancia a traveacutes del evaporador Dado que este meacutetodo puede solo aproximar la temperatura de saturacioacuten no es tan fiable como el meacutetodo presioacuten temperatura y debe evitarse siempre que sea posible

La VET estaacute disentildeada para controlar a un valor constante el recalentamiento en el lugar del bulbo sensor El nivel de recalentamiento determina cuanto se abre la vaacutelvula Una VET controlando un recalentamiento alto estaraacute mucho maacutes abierta que una VET que controla un recalentamiento bajo

La figura 14 muestra la graacutefica capacidad de la vaacutelvula versus recalentamiento e ilustra el efecto que tiene el recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula Para el propoacutesito de estudiar la relacioacuten entre recalentamiento y capacidad de la vaacutelvula el recalentamiento puede definirse asiacute

Recalentamiento Estaacutetico -Recalentamiento estaacutetico es la cantidad de recalentamiento necesario para vencer las presiones de resorte y equilibrador de manera que cualquier recalentamiento adicional causa que la vaacutelvula se abra

Recalentamiento de Abertura -Recalentamiento de abertura es la cantidad de recalentamiento requerido para para mover el eje de la vaacutelvula retiraacutendolo de su asiento despueacutes que las presiones de resorte y equilibrador han sido vencidas para permitir el flujo de refrigerante

Recalentamiento de Operacioacuten -Recalentamiento de operacioacuten es el recalentamiento al cual la VET opera en un sistema de refrigeracioacuten El recalentamiento de operacioacuten es la suma de los recalentamientos estaacutetico y de abertura La curva capacidad versus recalentamiento de operacioacuten es llamada gradiente de vaacutelvula

El recalentamiento de operacioacuten maacutes deseable depende en gran medida de la diferencia de temperatura (DT) entre el refrigerante y el medio que estaacute siendo enfriado ie aire o agua La definicioacuten baacutesica de DT es la diferencia entre la temperatura de evaporador y la temperatura entrante del fluido que estaacute siendo enfriado

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

Los sistemas que tienen una DT alta tales como los de aire acondicionado y bombas de calor pueden tolerar recalentamientos maacutes altos sin peacuterdida apreciable de la capacidad Los sistemas de refrigeracioacuten comercial y de baja temperatura requieren recalentamientos bajos debido su menores DTs La tabla a continuacioacuten provee recomendaciones generales de ajustes de recalentamiento para diferentes rangos de temperatura Estos ajustes son solamente estimados para disentildeos de sistemas tiacutepicos y deben usarse solo si no estaacuten disponibles las pautas de ajuste del fabricante del sistema

Ajuste de Vaacutelvula

Todas las VET produciraacuten la capacidad para la cual fueron clasificadas al ajuste de faacutebrica Si el vaacutestago de ajuste de la vaacutelvula se gira en el sentido de las manecillas del reloj la presioacuten de resorte adicional creada aumentaraacute el recalentamiento estaacutetico y disminuiraacute hasta un cierto punto la capacidad de la vaacutelvula Girando el vaacutestago de ajuste en sentido contrario a las manecillas del reloj se disminuiraacute el recalentamiento estaacutetico y aumentaraacute hasta cierto punto la capacidad

La figura 15 ilustra el efecto del ajuste de recalentamiento en la capacidad de la vaacutelvula

Refirieacutendose a la Curva Gradiente A en la figura 15 la capacidad C2 se logra con un ajuste de recalentamiento estaacutetico A y un recalentamiento de operacioacuten C Al girar el vaacutestago de ajuste en el sentido de las manecillas del reloj se aumenta el recalentamiento estaacutetico y la curva se desplaza hacia la derecha Esta nueva curva identificada como Curva Gradiente B muestra que la capacidad de la vaacutelvula disminuiraacute hasta la capacidad C1al mismo recalentamiento de operacioacuten C La capacidad C2 puede lograrse solamente al costo de un mayor recalentamiento de operacioacuten designado D

PROCEDIMIENTO DE SELECCION

1 Determine la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula -Reste la presioacuten de evaporador de la presioacuten de condensador

La presioacuten de condensacioacuten que debe usarse en este caacutelculo debe ser la presioacuten de condensacioacuten miacutenima de operacioacuten del sistema De este valor reste todas las otras peacuterdidas de presioacuten para obtener la caiacuteda neta de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Aseguacuterese de considerar todas las posibles fuentes de caiacuteda de presioacuten (1) caiacutedas por friccioacuten en las liacuteneas de refrigeracioacuten incluyendo evaporador y condensador (2) caiacuteda de presioacuten a traveacutes de accesorios de la liacutenea de liacutequido tales como vaacutelvula solenoide y filtro-secador (3) caiacuteda (subida) de presioacuten estaacutetica debida a un ascenso (descenso) vertical de la liacutenea de liacutequido y (4) caiacuteda de presioacuten a traveacutes del distribuidor de refrigerante si se usa La tabla 4 especifica las caiacutedas de presioacuten tiacutepicas de distribuidores en condiciones de carga de disentildeo Encuentre el factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten (FC Presioacuten) correspondiente a la temperatura de evaporacioacuten y a la caiacuteda de presioacuten a traveacutes de la vaacutelvula Vea tabla C

2 Determine la temperatura del refrigerante liacutequido que entra la vaacutelvula -Las tablas de capacidad son basadas en

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

liacutequido a 40ordmC para R-12 R-22 R-134a R-401A R-402A R-404A R-407A R-407C R-408A R-409A R-502 y R-507 Las capacidades para R-717 (amoniacuteaco) son basadas en liacutequido a 30ordmC Para otras temperaturas de liacutequido aplique el factor de correccioacuten (FC Liacutequido) en las tablas para cada refrigerante Vea tabla B

3 Seleccione la vaacutelvula de las tablas de capacidad -Seleccione una vaacutelvula en base a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo Si es posible la capacidad de la vaacutelvula debe ser igual o exceder ligeramente el valor de capacidad de disentildeo del sistema Aseguacuterese de aplicar los factores de correccioacuten por temperatura de liacutequido y por caiacuteda de presioacuten apropiados a los valores de capacidad de vaacutelvulas mostrados en las tablas Una vez que el valor de capacidad ha sido encontrado determine la capacidad nominal de la vaacutelvula de la segunda columna de las tablas En los sistemas de evaporadores muacuteltiples seleccione cada vaacutelvula en base a la capacidad individual de cada evaporador Vea tabla A

4 Determine si se requiere un equilibrador externo -La cantidad de caiacuteda de presioacuten entre la salida de la VET y el lugar donde estaacute ubicado el bulbo determinaraacute si se requiere un equilibrador externo

5 Seleccione el tipo de cuerpo -Seleccione el tipo de cuerpo de acuerdo al estilo de las conexiones que se deseen Para ver especificaciones completas de cada tipo de VET incluyendo valores nominales

6 Seleccione la Carga Termostaacutetica Selectiva -Seleccione la carga de acuerdo a la temperatura de evaporacioacuten de disentildeo de la tabla en la paacutegina siguiente

Ejemplo de Seleccioacuten

Refrigerante R-22 Aplicacioacuten aire acondicionadoTemperatura de evaporador de disentildeo 5degCTemperatura de condensador de disentildeo 37degCTemperatura de liacutequido refrigerante 33degCCapacidad de disentildeo del sistema 46 tonsCaiacuteda de presioacuten disponible a traveacutes de la VETPresioacuten de condensacioacuten (psi) 190Presioacuten de evaporacioacuten (psi) 70-120Caiacuteda en liacutenea de liacutequido y accesorios (psi) 5Caiacuteda en distribuidor y tubos (psi) 35-80Factor de correccioacuten por caiacuteda de presioacuten 1 089(Caiacuteda de presioacuten de 80 psi y 5degC temp evaporador vea tabla C en paacutegina anterior)Factor de correccioacuten por temperatura de liacutequido 108(Liacutequido entrando a VET a 33degC Calculado por interpolacioacuten de los factores de correccioacuten correspondientes a 30degC y 40degC vea tabla B en la paacutegina anterior)

En la tabla de capacidades para R-22 (vea tabla A) bajo la temperatura de evaporacioacuten de 5degC encontramos 509 tons la capacidad real puede calcularse usando la siguiente foacutermula

C Real= C Tabla x FC Presioacuten x FC Liacutequido = 509 tons x 089 x 108 = 489 tons

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

El porcentaje de carga un indicador de la utilizacioacuten de la capacidad de la vaacutelvula puede calcularse dividiendo la capacidad de disentildeo del sistema entre la capacidad real de la vaacutelvula en las condiciones dadas y multiplicando el resultado por 100

de carga = Capacidad de disentildeo del sistema x 100

Capacidad Real en condiciones dadas = (46 tons 489 tons) x 100 = 94

VALVULAS DE EXPANSION ELECTRONICAS

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas con modulacioacuten proporcional y excelentes caracteriacutesticas teacutecnicas y funcionales permiten un control eficiente en refrigeracioacuten y unidades de aire acondicionado y un consecuente ahorro de energiacutea

Son las uacutenicas que permiten el funcionamiento ideal del evaporador mantenieacutendolo lleno de liacutequido y gas refrigerante y dejando que soacutelo salga del mismo el gas sobrecalentado para no dantildear el compresor

La modulacioacuten de refrigerante garantiza un amplio rango de funcionamiento gracias al acoplamiento entre un orificio fijo y un obturador movido por un motor paso a paso que le cite una notable precisioacuten en la regulacioacuten con 480 pasos en una carrera de 15 mm de largo

Regulacioacuten estable y confiable que reduce los riesgos de fallas

Ahorro de energiacutea

El amplio rango de operacioacuten a varias presiones diferenciales y la precisioacuten en teacuterminos de control de las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas permiten ahorros de energiacutea significativos El uso de la tecnologiacutea ExV asegura ahorros lo que se traduce en una vuelta muy raacutepida de la inversioacuten

La tecnologiacutea ExV se destaca por su calidad de control y por su capacidad de alcanzar raacutepidamente y mantener la estabilidad operativa de la unidad

Este uacuteltimo aspecto lo hace ideal para aire acondicionado de precisioacuten chillers telecomunicaciones (shelters) equipos acondicionadores con bomba de calor aplicaciones de refrigeracioacuten industriales etc

Flujo Bi-direccional

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas llegan a cubrir un rango de capacidades frigoriacuteficas desde 2 kW hasta 2000 kW

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

La misma vaacutelvula y control pueden operar en equipos de refrigeracioacuten a bajas temperaturas y son compatibles con la mayoriacutea de los refrigerantes R22 R134 R404 R407 CO2 etc

Las vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas mantienen sus caracteriacutesticas de flujo en ambas direcciones de operacioacuten y por consiguiente su precisioacuten Permitiendo reemplazar el uso de dos vaacutelvulas de expansioacuten tradicionales en bombas de calor de ciclo inverso Esto simplifica el esquema frigoriacutefico en los ciclos reversibles y reduce costos de instalacioacuten En ambas direcciones la capacidad de refrigeracioacuten es ideacutentica

Componentes

-Driver EVD evolution o EVD evolution TWIN para vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas

- Sonda de presioacuten radiomeacutetrica (0-5 Vdc)

- Sonda de temperatura NTC (10Kohm a 25ordmc)

- Vaacutelvula de expansioacuten electroacutenica ExV de CAREL

Principales caracteriacutesticas de los drivers

bull Control de sobrecalentamiento con protectores auxiliares - MOP LOP bajo sobrecalentamiento

bull Procedimiento de arranque con soacutelo 4 paraacutemetros

bull Diagrama de conexioacuten visible en el display

bull Display graacutefico multilinguumle con ayuda sobre varios de los paraacutemetros

bull Manejo de muacuteltiples unidades de medida

bull Diferentes niveles de configuracioacuten accesibles viacutea password

bull Copia de paraacutemetros hacia otros EVDs utilizando el mismo display

bull Indicaciones luminosas con LEDs para los principales paraacutemetros

bull Posibilidad de usar sondas de backup

EVD evolution Twin es un driver que permite manejar dos vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas de manera independiente pudiendo asiacute seleccionar tipo de vaacutelvula refrigerante sobrecalentamiento y aplicacioacuten para cada uno de los circuitos

bull Activacioacutendesactivacioacuten del control a traveacutes de las entradas digitales 1 y 2 para los circuitos A y B respectivamente o remotamente viacutea pLAN desde el controlador loacutegico programable pCO

bull Control del sobrecalentamiento con funciones de proteccioacuten LowSH MOP LOP

bull Configuracioacuten y programacioacuten viacutea display pc usando el programa VPM supervisor PlantVisorPlantVisorPro y control programable pCO

bull Copia de la configuracioacuten de paraacutemetros de un Evd evolution twin a otro utilizando el mismo display (removible)

Supervisioacuten

Tanto EVD evolution como EVD evolution TWIN operan de manera independiente sin la necesidad de cualquier otro control (modo Stand alone) Para ello dispone ademaacutes de sus sondas de presioacuten y temperatura de una entrada digital que funciona como switch e indica cuando se encuentra en funcionamiento el compresor

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

bull Serie EVD evolution con salida RS485 para ser supervisado viacutea PlantVisor

bull Serie EVD evolution con salida pLAN para ser supervisado viacutea pCO

Configuracioacuten de paraacutemetros

EVD evolution soacutelo necesita 4 paraacutemetros para comenzar a funcionar que pueden darse

Si bien el driver puede actuar de forma independiente en cuanto a la supervisioacuten se disponen de dos modelos de EVD

bull A traveacutes del Display graacutefico En caso de tener instalados varios EVD puede cargarse valores con un mismo display

bull A traveacutes del supervisor (PlantVisor o pCO)

bull A traveacutes de un software para Pc suministrado por CAREL (requiere un conversor USBtLAN)

EEV selection

EEV selection es un software que permite la correcta seleccioacuten dentro de un amplio rango de vaacutelvulas de expansioacuten electroacutenicas para aplicaciones HVACR

Para Instalar el software descargar el archivo ExVselection 55zip luego

1) Descomprimir e iniciar el Setup

2) Abrir el EEV Sel 55

3) Seleccionar Idioma (Espantildeol) y Avanzado

4) Ingresar el tipo de refrigerante

5) Ingresar Capacidad Frigoriacutefica en KW

6) Ingresar Temperatura Evaporacioacuten

7) Ingresar Temperatura de Condensacioacuten

8) Ingresar Sub-Enfriamiento

9) SELECCIONAR

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration

REFERENCIAS

[1] httpwwwforofriocom [2] STOECKER W F Refrigeration and Air Conditioning McGraw Hill 1958 Chapter 7 Expansion Devices

[3] ASHRAE Handbook Refrigeration