La válvula de expansión termostática se compone de un cierto número de elementos como lo muestra la figura.
El tren termostático es un conjunto compuesto de un bulbo unido por un capilar a una cámara, de la cual una membrana la separa del cuerpo de la válvula de expansión.
El bulbo contiene un líquido cuya razón presión/temperatura es idéntica a la del fluido utilizado en la instalación.
...Deducimos de ello que una válvula de expansión sólo puede funcionar en una instalación que utiliza el fluido indicado en el tren termostático.
La púa va a tapar más o menos el orificio que separa el líquido HP del evaporador (BP). Su posición determina la cantidad de líquido inyectado en el evaporador.
El resorte ajustable ejerce una fuerza permanente sobre la púa en el sentido del cierre.
Determina, por la intensidad de la fuerza desarrollada, el grado de llenado en fluido refrigerante del evaporador o, si se prefiere, el sobrecalentamiento.
En el interior del bulbo reina una presión que está en función de la temperatura del fluido que contiene
Esta presión es transmitida a la membrana por el capilar
La parte superior de la membrana está pues sometida a una fuerza Fb que es la imagen de la presión desarrollada en el bulbo (dicho de otro modo: de la temperatura del bulbo).
Un aumento de la temperatura del bulbo provoca la deformación de la membrana y el desplazamiento del vástago.
La púa, que está en el otro extremo del vástago, es también desplazado en el sentido de la abertura.
Por tanto: el calentamiento del bulbo provoca la abertura de la válvula de expansión.
La válvula de expansión se comunica permanentemente con el evaporador y, como consecuencia, la presión de evaporación ejerce una fuerza Fe bajo la membrana.
Esta fuerza Fe está en oposición a la fuerza Fb resultante de la temperatura del bulbo; por tanto, Fe actúa sobre el cierre de la válvula de expansión.
Un aumento de la presión de evaporación (por tanto de la temperatura de evaporación) provoca el cierre de la válvula de expansión.
El resorte, cuyo tomillo de ajuste permite modificar su tensión, desarrolla una fuerza Fr que se aplica al punzón en el sentido del cierre.
La acción del resorte se suma a la de la presión de evaporación para juntos oponerse a la acción del bulbo.
La figura anterior ilustra el funcionamiento normal (o estándar), de una válvula de expansión termostática
En este ejemplo, el fluido utilizado es el R 134a y la temperatura de vaporación es de -10 oC, lo que corresponde a una presión de 1 bar relativo (observe que la presión y la temperatura de evaporación son dadas por el manómetro situado a la salida del evaporador).
Un termómetro electrónico equipado de una sonda de contacto permite medir la temperatura de los gases que salen del evaporador, o sea -4 oC (observe que la temperatura es leída en la tubería cerca del bulbo).
Este vapor, saliendo del evaporador a la temperatura de -4 oC, está más caliente que el líquido que lo ha creado en el evaporador (-10 oC).
Por tanto, al nivel del bulbo, el vapor es sobrecalentado en 6 oC (sobrecalentamiento = diferencia entre -4 oC y -10 oC) .
Decimos que el evaporador trabaja con un sobrecalentamiento de 6 oC, o también, que la válvula de expansión está ajustada para mantener un sobrecalentamiento de 6 °C
¿Qué es la presión en el bulbo?
Para responder a esta pregunta, es necesario recordar que el fluido contenido en el termostático es el mismo que el de la instalación (si no, un fluido cuya razón presión/temperatura es idéntica).
El gráfico de la figura anterior o el manómetro de la figura nos indican una presión de 1,52 bar para una temperatura de -4 oC.
Qué presión desarrolla el resorte de ajuste?
La figura 3.32 de la página precedente muestra la acción de la fuerza del resorte; ella se aplica, gracias al vástago, en la superficie S de la membrana.
Es posible pues deducir la presión Pr equivalente a la fuerza del resorte: Pr = Fr / S
Evidentemente, eso es mucho más fácil de decir que de hacer. Sin embargo, la figura nos dice también que: Fb =Fe+ Fr
Como estas tres fuerzas son aplicadas a la misma superficie (la de la membrana), es posible, para simplificar, hablar sólo de presión y plantear:
Conocer bien la valvula de expansion es un punto fuerte del frigorista
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