Una válvula de expansión termostática (TEV) es un componente crucial en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, diseñada para regular el flujo de refrigerante hacia el evaporador. La TEV asegura que el evaporador tenga la cantidad adecuada de refrigerante para lograr un intercambio de calor eficiente mientras evita que el refrigerante líquido regrese al compresor. La configuración de sobrecalentamiento es un parámetro esencial para garantizar que la TEV funcione de manera efectiva.
Superheat refers to the additional temperature increase of a gas after it has fully transitioned from a liquid to a gas phase. In the context of a TEV, superheat is the temperature difference between the refrigerant gas at the evaporator outlet and its saturation temperature, which is the temperature at which the refrigerant transitions between liquid and gas phases at a given pressure. Superheat setting is the desired level of superheat that the TEV should maintain for optimum system performance.
The TEV senses the superheat in the system using a temperature-sensitive element, typically filled with a refrigerant or other temperature-sensitive substance. This element is attached to the suction line of the evaporator outlet. As the temperature of the refrigerant gas changes, the pressure within the sensing element also changes, causing the TEV to modulate the refrigerant flow rate accordingly.
Superheat
Evaporator superheat is the difference between the temperature of the refrigerant at the exit of the evaporator and the evaporating temperature (saturation temperature) at the same location. The formula to calculate evaporator superheat is:
Superheat = T_refrigerant_exit – T_saturation
Where:
- Superheat is the evaporator superheat, typically measured in degrees Fahrenheit (°F) or degrees Celsius (°C).
- T_refrigerant_exit is the actual temperature of the refrigerant at the exit of the evaporator or the suction line, measured in °F or °C.
- T_saturation is the saturation temperature of the refrigerant at the given pressure in the evaporator, measured in °F or °C.
The proper superheat setting depends on several factors, including the type of refrigerant used, the desired evaporator temperature, and the application (e.g., air conditioning, refrigeration, or heat pump). Typically, the superheat setting ranges from 8 to 15 degrees Fahrenheit (4.4 to 8.3 degrees Celsius) for air conditioning systems, while it can be slightly higher for refrigeration systems. Proper superheat ensures that the evaporator operates efficiently, maximizes heat transfer, and prevents liquid refrigerant from entering the compressor, which could lead to compressor damage or reduced system performance.
Both high and low superheat can negatively impact the system’s performance and the compressor’s longevity. High superheat can result from inadequate refrigerant flow through the TEV, causing the refrigerant to absorb more heat than necessary in the evaporator. This condition may lead to reduced cooling capacity, increased energy consumption, and higher discharge temperatures, potentially shortening the compressor’s lifespan. On the other hand, low superheat may indicate excessive refrigerant flow through the TEV, which can result in liquid refrigerant entering the compressor. This phenomenon, known as “liquid floodback,” can cause damage to the compressor’s valves and bearings, eventually leading to compressor failure. Additionally, low superheat reduces the evaporator’s efficiency by not fully utilizing the available heat transfer surface. Therefore, it is essential to monitor and adjust the superheat settings in refrigeration and air conditioning systems to maintain optimal performance and prevent potential damage to the equipment.
Measurement and setting of superheat
To measure and set superheat in a refrigeration or air conditioning system, technicians need the following tools:
- Pressure gauge or manifold gauge set: A pressure gauge or manifold gauge set is used to measure the refrigerant pressure at the evaporator outlet or suction line. The manifold gauge set typically includes separate gauges for high and low pressures, along with hoses to connect to the system’s service ports.
The photo shows an example where the low pressure gauge is connected to a Schrader valve on the outlet of the evaporator, and the temperature probe is measuring the temperature adjacent to this point.
- Temperature probe or thermometer: A temperature probe or thermometer is required to measure the actual refrigerant temperature at the evaporator outlet or suction line. Various types of temperature probes are available, such as clamp-on probes, thermocouples, and infrared thermometers. Choose an accurate and reliable temperature measuring device that is suitable for the specific application.
- Pressure-temperature (P-T) chart or refrigerant slide rule: A pressure-temperature chart or refrigerant slide rule helps technicians convert the measured refrigerant pressure to the corresponding saturation temperature. These tools are specific to the refrigerant used in the system and can be found in the form of printed charts, mobile apps, or online resources.
- TEV adjustment tool or wrench: Se necesita una herramienta de ajuste o una llave para cambiar la configuración de sobrecalentamiento de TEV. La herramienta específica requerida depende del diseño y fabricante de la VET. Algunas TEV usan una llave hexagonal (llave Allen), mientras que otras pueden requerir una pequeña llave ajustable o una herramienta especializada provista por el fabricante.
- Equipo de protección: Los anteojos y guantes de seguridad son esenciales cuando se trabaja con sistemas de refrigeración y aire acondicionado para protegerse contra posibles lesiones por altas presiones, bajas temperaturas o contacto con refrigerantes.
- Bolígrafo y papel o dispositivo para tomar notas digital: Un lápiz y papel o un dispositivo digital para tomar notas ayuda a los técnicos a registrar los valores medidos y los cálculos, lo que facilita los ajustes de sobrecalentamiento precisos.
Procedimiento para configurar el sobrecalentamiento:
El sistema debe estar funcionando y completamente cargado para medir y ajustar el sobrecalentamiento con precisión. Siga estos pasos para medir y configurar el sobrecalentamiento:
- Encienda el sistema y deje que se estabilice.: El sistema de refrigeración o aire acondicionado debe estar funcionando durante un período adecuado para garantizar que ha alcanzado una condición de funcionamiento estable. Esto suele tardar entre 15 y 30 minutos.
- Conecte el manómetro o el juego de manómetros: Conecte el manómetro o el lado de baja presión del juego de manómetros múltiples al puerto de servicio en la línea de succión cerca de la salida del evaporador. Asegúrese de que las conexiones estén apretadas y seguras.
- Medir la presión de succión: Lea la presión del refrigerante en el manómetro o en el juego de manómetros. Registre este valor.
- Convertir la presión a temperatura de saturación: Usando un gráfico de presión-temperatura (PT) o una regla de cálculo de refrigerante específica para el refrigerante usado en el sistema, encuentre la temperatura de saturación correspondiente para la presión medida. Registre este valor.
- Conecte la sonda de temperatura o el termómetro: Coloque la sonda de temperatura o el termómetro en la línea de succión cerca de la salida del evaporador o en el mismo lugar donde se tomó la medición de la presión. Asegúrese de que haya un contacto adecuado entre la sonda de temperatura y la línea de succión para obtener una lectura precisa.
- Medir la temperatura del refrigerante: Lea la temperatura real del refrigerante en la sonda de temperatura o el termómetro. Registre este valor.
- Calcular el sobrecalentamiento: Reste la temperatura de saturación (T_saturación) de la temperatura real del refrigerante (T_refrigerante_salida) para determinar el sobrecalentamiento: Sobrecalentamiento = T_refrigerante_salida – T_saturación
- Compare el sobrecalentamiento medido con el ajuste de sobrecalentamiento deseado: Si el sobrecalentamiento medido está dentro del rango deseado para la aplicación específica, no es necesario realizar ningún ajuste. Si el sobrecalentamiento es demasiado alto o demasiado bajo, continúe con el siguiente paso.
- Ajuste la configuración de sobrecalentamiento TEV: Ubique el vástago de ajuste de TEV, que generalmente está cubierto por una tapa protectora. Retire la tapa, si es necesario. Con la herramienta o llave de ajuste adecuada, gire el vástago de ajuste para cambiar la configuración de sobrecalentamiento. Generalmente, girar el vástago en el sentido de las agujas del reloj aumenta el sobrecalentamiento, mientras que girarlo en el sentido contrario a las agujas del reloj lo disminuye. Realice pequeños ajustes y permita que el sistema se estabilice antes de volver a verificar el sobrecalentamiento.
- Vuelva a comprobar el sobrecalentamiento: Después de hacer los ajustes y permitir que el sistema se estabilice, repita los pasos 2 a 7 para medir el nuevo sobrecalentamiento. Continúe ajustando la TEV hasta lograr el ajuste de sobrecalentamiento deseado.
- Asegurar y finalizar: Una vez que se alcance el ajuste de sobrecalentamiento deseado, vuelva a colocar la tapa protectora en el vástago de ajuste de TEV y desconecte el manómetro, la sonda de temperatura y cualquier otra herramienta utilizada durante el procedimiento. Asegúrese de que todas las conexiones y accesorios estén apretados y seguros.
Superheat Log Table
Una tabla de registro de sobrecalentamiento es una herramienta útil para que los técnicos registren las mediciones y los ajustes de sobrecalentamiento a lo largo del tiempo. Esto permite monitorear fácilmente el rendimiento de un sistema de refrigeración o aire acondicionado y ayuda a identificar tendencias o posibles problemas. Una tabla de registro de sobrecalentamiento de muestra puede verse así:
Fecha | Hora | Presión de succión (PSI) | Temperatura de saturación (°F) | Temperatura del refrigerante (°F) | Sobrecalentamiento (°F) | Ajuste realizado | Técnico |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
2023-04-11 | 10:00 | 70 | 40 | 50 | 10 | Ninguno | Juan Pérez |
2023-04-18 | 14:00 | 68 | 38 | 47 | 9 | Ninguno | Jane Smith |
2023-04-25 | 09:00 | 72 | 42 | 58 | 16 | -2° | Juan Pérez |
Explicación de las columnas de la tabla:
- Fecha: La fecha en que se tomó la medida del recalentamiento.
- Hora: La hora en que se tomó la medida del recalentamiento.
- Presión de succión (PSI): La presión del refrigerante medida en la salida del evaporador o en la línea de succión, generalmente registrada en libras por pulgada cuadrada (PSI).
- Temperatura de saturación (°F): La temperatura de saturación del refrigerante a la presión medida, determinada mediante un gráfico de presión-temperatura (PT) o una regla de cálculo del refrigerante.
- Temperatura del refrigerante (°F): La temperatura real del refrigerante medida en la salida del evaporador o en la línea de succión.
- Sobrecalentamiento (°F): El valor de recalentamiento calculado, obtenido al restar la temperatura de saturación de la temperatura del refrigerante.
- Ajuste realizado: El ajuste realizado a la configuración de sobrecalentamiento de TEV, si corresponde. Esta columna registra el cambio en los ajustes de sobrecalentamiento, como “+1°” para un aumento de 1°F o “-2°” para una disminución de 2°F.
- Técnico: El nombre del técnico que realizó la medición y el ajuste del recalentamiento.
En conclusión, comprender y mantener el ajuste de sobrecalentamiento adecuado en las válvulas de expansión termostáticas (TEV) es vital para el funcionamiento eficiente y la longevidad de los sistemas de refrigeración y aire acondicionado. Al seguir el procedimiento recomendado para medir y ajustar el sobrecalentamiento, los técnicos pueden optimizar el rendimiento del sistema y evitar posibles daños al equipo. El monitoreo regular y la documentación de los valores de sobrecalentamiento aseguran un enfoque proactivo para el mantenimiento del sistema y pueden identificar tendencias o problemas que pueden requerir más atención.
