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• Mauricio Sanchez

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INTRODUCCIÓN En la nevera convencional el elemento de expansión utilizado es el tubo capilar, la longitud y el diámetro utilizado se encuentra en tablas y depende del refrigerante del sistema y de la capacidad del compresor. Está ubicado entre la salida del filtro secador y la entrada del evaporador, por lo general va enrollado al tubo de succión o retorno, o pasa por todo su interior. FINALIDAD Describir el funcionamiento del tubo capilar y la válvula de expansión termostática. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Hacer un análisis funcional del evaporador JUSTIFICACIÓN TUBO CAPILAR

Figura 16. Tubo Capilar Los tubos capilares son dispositivos de expansión aplicados en sistemas de refrigeración como acondicionadores de aire residenciales, refrigeradores domésticos, vitrinas para refrigeración comercial, fuentes de agua ( bebederos), etc. El gas refrigerante circula a lo largo de los 1 a 6 metros de largo por 0.5 a 2 milímetros de diámetro interno del capilar. El capilar posee dos funciones básicas: 

Reducir la presión del refrigerante líquido que sale del condensador.



Regular la cantidad de la mezcla líquido / vapor que entrará en el evaporador, basándose en el principio de que: “una masa

refrigerante en fase líquida fluye más fácilmente a través de un capilar que la misma masa en fase gaseosa”. De esta forma, si el vapor refrigerante no condensado entra en el capilar, el flujo de masa será reducido permitiendo al refrigerante más tiempo de enfriamiento en el condensador. La presión y la temperatura de condensación aumentarán, mientras que el evaporador será utilizado sólo parcialmente y tendrá su capacidad frigorífica disminuida. La reducción de presión se debe a la restricción del flujo de refrigerante en el interior del capilar. La diferencia de presión deseada puede ser obtenida por la combinación de los valores de diámetro interno y largo del capilar. Se debe notar que cuando mayor es la restricción mayor es la diferencia entre las presiones de condensación y evaporación.

Un aumento en la restricción puede ser obtenido con el aumento en la longitud y/o disminución en el diámetro del capilar. Obsérvese también que una restricción excesiva en el capilar acarrea reducciones en el flujo del refrigerante para el evaporador y una consecuente caída en el rendimiento del compresor. VÁLVULA DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA

Figura 17. Válvula de Expansión Termostática La válvula de expansión termostática que se muestra en la figura anterior se utiliza para controlar el flujo del refrigerante y funciona según las variaciones de presión causadas por variaciones de temperatura. Esta válvula mantiene constante el supercalor del evaporador. Funcionamiento: En su operación la válvula de expansión termóstatica requiere la ayuda de un tubo capilar y un elemento térmico ( ampolla) El elemento se halla parcialmente lleno de refrigerante líquido ( que por lo general es el mismo que el empleado en el sistema) y siempre mantiene parte de ese líquido, en cualquier condición de temperatura y carga. En la siguiente figura se muestra un corte transversal de una válvula de expansión termostática, en el que se identifican los principales componentes.

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Figura 18. Esquema Interno Válvula Expansión Termostática Las tres fuerzas que rigen el funcionamiento de una válvula de expansión termostática son: 

P1: La presión del vapor del elemento termostático ( como reacción a la temperatura de la ampolla) que actúa para abrir la válvula.



P2: La presión del vapor que actúa en la dirección de cierre por debajo del diafragma.



P3: La presión equivalente a la fuerza del resorte del supercalor que también se aplica por debajo del diafragma en la dirección de cierre.

En todo estado constante de funcionamiento estas tres fuerzas se hallan en equilibrio. Por lo tanto:

P1  P 2  P3 Cuando se produce un cambio en la temperatura de la línea de succión, la presión de la ampolla térmica experimenta un cambio similar. Cuando hay una mayor carga de calor, el refrigerante del evaporador hierve y se evapora con más rapidez. Esto da como resultado una elevación de la temperatura en la ampolla térmica debido al supercalor. La mayor temperatura produce un aumento en la presión interior de la ampolla térmica, lo que a su vez aumenta la presión P1. La presión en el evaporador P2 y la presión del resorte P3 permanecen constantes. Por lo tanto el aumento de la presión P1 produce la expansión del diafragma para ensanchar la abertura de la válvula. Así se permite la entrada de más refrigerante en el evaporador para compensar el aumento de la carga de calor. El aumento en el caudal del refrigerante aumenta la presión del evaporador P2, que restablece el punto de control de equilibrio. Cuando hay una carga menor se produce el ciclo inverso.

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CAPACIDAD La capacidad de una válvula de expansión depende del tamaño del orificio, la diferencia de presión entre el lado de alta y el de baja y la temperatura y las condiciones del refrigerante en la línea de líquido. La cantidad de líquido que se convertirá instantáneamente en vapor aumentará al elevarse la temperatura de la línea de líquido. Sin embargo, la capacidad de la mayor parte de las válvulas puede seleccionarse según el tamaño de su orificio y el conjunto de la aguja. El cuerpo de la válvula permanece igual para diversas capacidades. Las válvulas de expansión termostáticas se clasifican según las toneladas de refrigeración. Sin embargo, por lo general se proporcionan tres capacidades de tonelaje distintas para el mismo orificio. El alcance de la capacidad depende de la diferencia de presión entre los lados de alta y de baja del sistema. Es sumamente importante utilizar la válvula que tenga la capacidad correcta. Si el orificio de la válvula es demasiado pequeño, el evaporador quedará subalimentado cualquiera sea el valor del supercalor y nunca se obtendrá la capacidad plena del evaporador. Si el orificio de la válvula es demasiado grande entrará demasiado refrigerante en el evaporador y la línea de succión se cubrirá de una capa de condensación o de escarcha antes que el elemento térmico pueda cerrar la válvula. El compresor descarga vapor de refrigerante a alta presión en dirección hacia el condensador, a través de un separador de aceite. En el condensador se desprende calor, lo que cambia el vapor de refrigerante a líquido, a la misma temperatura y presión. El refrigerante líquido fluye desde el condensador hacia la válvula de expansión termostática, pasando por el receptor de líquido. La válvula de expansión permite el paso de la cantidad preestablecida de refrigerante. Esta cantidad es determinada por la ampolla térmica ubicada en la salida del evaporador. El refrigerante fluye desde el dispositivo de expansión y a través del evaporador, donde absorbe calor y lo lleva al compresor.

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