Una válvula de expansión termostática (TEV) es un componente crucial en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado, diseñado para regular el flujo de refrigerante hacia el evaporador. La TEV garantiza que el evaporador tenga la cantidad adecuada de refrigerante para lograr un intercambio de calor eficiente y al mismo tiempo evita que el refrigerante líquido regrese al compresor. La configuración de sobrecalentamiento es un parámetro esencial para garantizar que el TEV funcione de manera efectiva.
El sobrecalentamiento se refiere al aumento adicional de temperatura de un gas después de que ha pasado completamente de una fase líquida a una fase gaseosa. En el contexto de un TEV, el sobrecalentamiento es la diferencia de temperatura entre el gas refrigerante en la salida del evaporador y su temperatura de saturación, que es la temperatura a la que el refrigerante pasa entre las fases líquida y gaseosa a una presión determinada. La configuración de sobrecalentamiento es el nivel deseado de sobrecalentamiento que el TEV debe mantener para un rendimiento óptimo del sistema.
El TEV detecta el sobrecalentamiento en el sistema mediante un elemento sensible a la temperatura, generalmente lleno de un refrigerante u otra sustancia sensible a la temperatura. Este elemento está unido a la línea de succión de la salida del evaporador. A medida que cambia la temperatura del gas refrigerante, la presión dentro del elemento sensor también cambia, lo que hace que la TEV module el caudal de refrigerante en consecuencia.
Supercalentar
El sobrecalentamiento del evaporador es la diferencia entre la temperatura del refrigerante a la salida del evaporador y la temperatura de evaporación (temperatura de saturación) en el mismo lugar. La fórmula para calcular el recalentamiento del evaporador es:
Sobrecalentamiento = T_salida_refrigerante – T_saturación
Dónde:
- El sobrecalentamiento es el sobrecalentamiento del evaporador, generalmente medido en grados Fahrenheit (°F) o grados Celsius (°C).
- T_refrigerant_exit es la temperatura real del refrigerante a la salida del evaporador o de la línea de succión, medida en °F o °C.
- T_saturación es la temperatura de saturación del refrigerante a la presión dada en el evaporador, medida en °F o °C.
El ajuste de sobrecalentamiento adecuado depende de varios factores, incluido el tipo de refrigerante utilizado, la temperatura deseada del evaporador y la aplicación (p. ej., aire acondicionado, refrigeración o bomba de calor). Normalmente, el ajuste de sobrecalentamiento oscila entre 8 y 15 grados Fahrenheit (4,4 a 8,3 grados Celsius) para los sistemas de aire acondicionado, mientras que puede ser ligeramente más alto para los sistemas de refrigeración. El sobrecalentamiento adecuado garantiza que el evaporador funcione de manera eficiente, maximiza la transferencia de calor y evita que el refrigerante líquido ingrese al compresor, lo que podría provocar daños al compresor o reducir el rendimiento del sistema.
Tanto el sobrecalentamiento alto como el bajo pueden afectar negativamente el rendimiento del sistema y la longevidad del compresor. Un sobrecalentamiento alto puede resultar de un flujo de refrigerante inadecuado a través de la TEV, lo que hace que el refrigerante absorba más calor del necesario en el evaporador. Esta condición puede provocar una reducción de la capacidad de enfriamiento, un mayor consumo de energía y temperaturas de descarga más altas, lo que podría acortar la vida útil del compresor. Por otro lado, un sobrecalentamiento bajo puede indicar un flujo excesivo de refrigerante a través de la TEV, lo que puede provocar que entre refrigerante líquido al compresor. Este fenómeno, conocido como “inundación de líquido”, puede causar daños a las válvulas y cojinetes del compresor, lo que eventualmente provocará una falla del compresor. Además, un sobrecalentamiento bajo reduce la eficiencia del evaporador al no utilizar completamente la superficie de transferencia de calor disponible. Por lo tanto, es esencial monitorear y ajustar la configuración de sobrecalentamiento en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado para mantener un rendimiento óptimo y evitar posibles daños al equipo.
Medición y ajuste del recalentamiento.
Para medir y configurar el recalentamiento en un sistema de refrigeración o aire acondicionado, los técnicos necesitan las siguientes herramientas:
- Manómetro o juego de manómetros: Se utiliza un manómetro o un juego de manómetros múltiples para medir la presión del refrigerante en la salida del evaporador o en la línea de succión. El juego de manómetros generalmente incluye manómetros separados para presiones alta y baja, junto con mangueras para conectar a los puertos de servicio del sistema.
La foto muestra un ejemplo en el que el manómetro de baja presión está conectado a una válvula Schrader en la salida del evaporador y la sonda de temperatura mide la temperatura adyacente a este punto.
- Sonda de temperatura o termómetro: Se requiere una sonda de temperatura o un termómetro para medir la temperatura real del refrigerante en la salida del evaporador o en la línea de succión. Hay varios tipos de sondas de temperatura disponibles, como sondas de pinza, termopares y termómetros infrarrojos. Elija un dispositivo de medición de temperatura preciso y confiable que sea adecuado para la aplicación específica.
- Gráfico de presión-temperatura (PT) o regla de cálculo de refrigerante: Una tabla de presión y temperatura o una regla de cálculo de refrigerante ayudan a los técnicos a convertir la presión del refrigerante medida a la temperatura de saturación correspondiente. Estas herramientas son específicas del refrigerante utilizado en el sistema y se pueden encontrar en forma de gráficos impresos, aplicaciones móviles o recursos en línea.
- herramienta o llave de ajuste TEV: 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 del TEV. Algunos TEV utilizan una llave hexagonal (llave Allen), mientras que otros pueden requerir una llave ajustable pequeña o una herramienta especializada proporcionada por el fabricante.
- Equipo de protección: Las gafas y guantes de seguridad son esenciales cuando se trabaja con sistemas de refrigeración y aire acondicionado para proteger contra posibles lesiones por altas presiones, temperaturas frías o contacto con refrigerantes.
- Lápiz y papel o dispositivo para tomar notas digitales: Un lápiz y papel o un dispositivo para tomar notas digitales ayuda a los técnicos a registrar los valores medidos y los cálculos, lo que facilita ajustes precisos de sobrecalentamiento.
Procedimiento para configurar el sobrecalentamiento:
El sistema debe estar funcionando y completamente cargado para medir y ajustar el recalentamiento con precisión. Siga estos pasos para medir y configurar el recalentamiento:
- Encienda el sistema y permita que se estabilice.: El sistema de refrigeración o aire acondicionado debe estar funcionando durante un período adecuado para garantizar que haya 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 conjunto de manómetros 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.: Utilizando una tabla de presión-temperatura (PT) o una regla de cálculo de refrigerante específica para el refrigerante utilizado 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 termómetro en la línea de succión cerca de la salida del evaporador o en el mismo lugar donde se tomó la medición de presión. Asegúrese de que haya un contacto adecuado entre la sonda de temperatura y la línea de succión para obtener una lectura precisa.
- Mida 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_refrigerant_exit) para determinar el sobrecalentamiento:Superheat = T_refrigerant_exit – T_saturation
- 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 ningún ajuste. Si el sobrecalentamiento es demasiado alto o demasiado bajo, continúe con el siguiente paso.
- Ajuste la configuración de recalentamiento TEV: Ubique el vástago de ajuste de la TEV, que generalmente está cubierto por una tapa protectora. Retire la tapa, si es necesario. Usando 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 recalentamiento.
- Vuelva a comprobar el sobrecalentamiento: Después de realizar ajustes y permitir que el sistema se estabilice, repita los pasos 2 a 7 para medir el nuevo sobrecalentamiento. Continúe ajustando el TEV hasta lograr el ajuste de sobrecalentamiento deseado.
- Asegurar y finalizar: Una vez que se logra 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.
Tabla de registro de sobrecalentamiento
Una tabla de registro de sobrecalentamiento es una herramienta útil para que los técnicos registren mediciones y ajustes de sobrecalentamiento a lo largo del tiempo. Esto permite un fácil seguimiento del rendimiento de un sistema de refrigeración o aire acondicionado y ayuda a identificar tendencias o problemas potenciales. 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 medición del recalentamiento.
- Hora: La hora a la que se tomó la medición 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 utilizando una tabla de presión-temperatura (PT) o una regla de cálculo de 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 restando la temperatura de saturación de la temperatura del refrigerante.
- Ajuste realizado: El ajuste realizado a la configuración de recalentamiento TEV, si corresponde. Esta columna registra el cambio en las configuraciones 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. Siguiendo 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 y la documentación regulares de los valores de sobrecalentamiento garantizan un enfoque proactivo para el mantenimiento del sistema y pueden identificar tendencias o problemas que pueden requerir mayor atención.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
The superheat setting directly affects the performance of a TEV by controlling the amount of refrigerant that enters the evaporator. If the superheat setting is too low, the TEV may not provide enough refrigerant, leading to reduced cooling capacity and efficiency. Conversely, if the superheat setting is too high, the TEV may allow too much refrigerant to enter the evaporator, resulting in increased energy consumption and potential system instability.
If the superheat setting is not properly adjusted, it can lead to several issues, including reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential compressor damage. If the superheat setting is too low, the system may experience reduced cooling capacity, while a setting that is too high can cause the compressor to work harder, leading to increased energy consumption and wear on the system.
The saturation temperature of a refrigerant is determined by its pressure. At a given pressure, the refrigerant has a specific temperature at which it transitions between the liquid and gas phases. This temperature is known as the saturation temperature, and it is used as a reference point to calculate the superheat of the refrigerant.
Excessive superheat in a TEV can lead to reduced system efficiency, increased energy consumption, and potential system instability. High superheat can cause the refrigerant to expand too much, leading to reduced cooling capacity and increased pressure drops across the evaporator. Additionally, excessive superheat can also lead to increased compressor work, resulting in higher energy consumption and wear on the system.
The superheat setting can be adjusted to optimize TEV performance by monitoring the system’s operating conditions, such as temperature, pressure, and flow rates. The ideal superheat setting will depend on the specific system design, refrigerant type, and operating conditions. Adjusting the superheat setting may require trial and error, as well as consultation with system design specifications and manufacturer guidelines.
