Sistema de expansión en refrigeración: Componentes y funcionamiento

Función principal del sistema de expansión

La función principal del sistema de expansión es proporcionar al refrigerante una pérdida de presión. Por ello, el refrigerante pasa de la zona de alta presión a la zona de baja presión. La expansión del refrigerante se produce porque el refrigerante pasa de un volumen pequeño a otro mayor y, al disponer de mayor volumen, la presión disminuye. Este aumento de volumen se consigue al aumentar el diámetro en la vía de salida del sistema, y ello produce pérdida de presión. Este cambio de presión está acompañado de una disminución de la temperatura del refrigerante.

Otra función importante es regular el caudal del refrigerante que llega al evaporador. En el caso de enviar un caudal excesivo al evaporador, el refrigerante está poco tiempo dentro de él y puede que no termine de realizar el cambio de fase, con los consiguientes problemas de existencia de golpes de líquido en el compresor. En cambio, en caso de enviar poco caudal al evaporador, el refrigerante está mucho tiempo dentro de él y se produce un excesivo recalentamiento, con lo que aumenta la presión baja.

Tipos de regulación

Se pueden clasificar en dos tipos de regulación:

• Manuales: Las válvulas deben ser reguladas por el personal de mantenimiento. Cualquier cambio del ambiente requiere una nueva actuación por parte del personal de mantenimiento.
• Automáticos: En estos casos, las válvulas regulan el caudal en función de un parámetro de la instalación. El personal solo realiza el montaje y un primer ajuste.

Distintos sistemas de expansión

Tubos capilares

Son tubos de pequeño diámetro, normalmente de cobre. Al salir del tubo, el refrigerante se expansiona y cae la presión y la temperatura. Se instalan en pequeñas instalaciones. Su principal ventaja es que son económicos, y la desventaja es la variación de carga pequeña. Cuando se excede de dimensiones de los elementos del circuito, se enrolla para reducir el volumen. La avería más común de los tubos capilares es que se obstruyen por alguna impureza.

Válvulas manuales

Constan de un vástago roscado que sube y baja sobre el cuerpo de la válvula y produce la abertura y cierre de un orificio por el que pasa el refrigerante. La posición la determina el personal de mantenimiento. Necesita vigilancia ante las fluctuaciones del ambiente a enfriar. Están en desuso y se dejan para casos de emergencia y necesitan regulación temporal. Si el vástago se levanta, el espacio que se deja en el orificio es mayor y el caudal es mayor. En cambio, si el vástago baja, produce una disminución del caudal.

Válvulas presostáticas

Son válvulas automáticas que regulan en función de la presión. Están compuestas de tres cámaras:

1. Cámara de alta presión: Es la que está situada inferiormente y se encarga de recibir el refrigerante en alta presión. Contiene un muelle que presiona la parte inferior del vástago hacia arriba y es regulado por un tornillo roscado en el cuerpo de la válvula.
2. Cámara de baja presión: Está en la zona central y se encarga de enviar el refrigerante al evaporador en baja presión. Contiene la parte superior del vástago y es limitado por el cuerpo de la válvula, la pletina del orificio del paso del refrigerante y una membrana elástica.
3. Cámara de presión atmosférica: Situada en la parte superior, se encarga de presionar la parte superior del vástago por medio de un muelle. Se encuentra a presión atmosférica.

Funcionamiento de las válvulas presostáticas

Sobre la válvula actúan dos fuerzas que presionan para que el obturador se abra. Una de ellas es la presión atmosférica y la otra el resorte superior. Son constantes. Y hay otras que lo cierran, como son el resorte antagonista, regulado según la potencia frigorífica del circuito, y la presión del evaporador.

Si se introduce mucho líquido al evaporar y se evapora sin que el compresor pueda absorberlo, la presión del evaporador aumentará y este, por el resorte antagonista, moverá la membrana hacia arriba, cerrando la línea de líquido mediante el obturador. Si todo el líquido es evaporado y absorbido por el compresor, la presión en el evaporador va descendiendo y la fuerza que ejerce el resorte ajustable junto con la presión atmosférica vencen a las fuerzas contrarias, abriendo el obturador y permitiendo el paso de líquido.

Los evaporadores de congeladores tienen presiones y temperaturas muy bajas, por lo que se debe apretar el tornillo de ajuste.