Asignaturas:
- Introducción
- Capilar
- Válvula de expansión termostática (TEV)
- Almacenaje Mogelijke
Introducción:
Una válvula de expansión es una parte esencial de los sistemas de aire acondicionado. Funciona como una restricción en la línea entre el elemento secador/filtrante y el evaporador, lo que resulta en una transición de alta a baja presión. En la imagen siguiente, la válvula de expansión (diseñada como válvula de bloqueo) está enmarcada en verde.
Una vez que el refrigerante del compresor ha pasado por el elemento filtrante/secador, llega a la válvula de expansión a una presión de aproximadamente 15 bar y una temperatura de aproximadamente 45 grados Celsius. El refrigerante fluye desde la válvula de expansión hacia el evaporador. A medida que el refrigerante fluye a través de la restricción de la válvula de expansión, sufre una reducción significativa de presión. Cuando la presión cae, el punto de ebullición del refrigerante también baja. El refrigerante comienza a evaporarse y cambiar de forma líquida a gaseosa. En este cambio de fase de líquido a vapor, el refrigerante absorbe calor del ambiente. Este calor liberado se extrae del aire que pasa a través del evaporador, lo que da como resultado el enfriamiento del aire. Este aire enfriado se conduce al interior, lo que da como resultado el aire enfriado y seco que produce un aire acondicionado.
Existen diferentes tipos de válvulas de expansión, a saber, la válvula de expansión capilar y la válvula de expansión termostática (TEV), que a menudo también se denomina “válvula de bloqueo”. Estos se describen a continuación.
Capilar:
En los sistemas de aire acondicionado a veces nos encontramos con un tipo simple de válvula de expansión llamada capilar u orificio. En los vehículos más nuevos, las válvulas de expansión ya no están equipadas con un capilar, sino con una válvula de expansión termostática (controlada).
En un sistema de aire acondicionado con capilar, la capacidad de refrigeración no se puede ajustar con precisión. Si la presión sube demasiado o el evaporador se enfría demasiado, el compresor del aire acondicionado normalmente se apaga.
El exterior de la válvula de expansión capilar suele estar hecho de plástico y en su interior hay un tubo especial. Hay filtros antes y después de ese tubo. El capilar provoca una caída repentina de presión, lo que rápidamente reduce la temperatura de ebullición del refrigerante y lo cambia de líquido a gas. La forma en que se construye el capilar determina cuánto cae la presión y esto afecta la temperatura cuando el refrigerante ingresa al evaporador. El capilar se puede encontrar en diferentes tamaños, e instalar uno con diferentes dimensiones cambiará la capacidad de enfriamiento del sistema. Si hay menos evaporación en el evaporador, esto normalmente significa menos enfriamiento.
En los sistemas de aire acondicionado con capilar solemos encontrar también un acumulador en la sección de baja presión. Esto evita que el compresor aspire líquido, ya que el capilar tiene una abertura fija. El acumulador también cumple otras tareas importantes, como filtrar, eliminar la humedad (secar) y almacenar refrigerante. El refrigerante ingresa al acumulador desde el evaporador como gas, con algunas gotas de líquido. Un tamiz de separación en el acumulador garantiza que las partículas de líquido se hundan por el costado. Un desecante elimina la humedad del refrigerante. Además, el compresor aspira el vapor por la parte superior a través de una pequeña abertura de aproximadamente 1 milímetro, llevándose consigo un poco de aceite.
En sistemas de aire acondicionado con tubo capilar pueden producirse las siguientes averías:
- Obstrucción: si el capilar se obstruye por contaminantes en el refrigerante, esto puede reducir la capacidad de enfriamiento;
- Dimensiones incorrectas: En determinados casos puede ser necesario sustituir el capilar por uno de diferentes dimensiones para ajustar la capacidad de refrigeración del sistema. Esto puede ser necesario para cambios en el sistema o si las especificaciones originales no cumplen con el rendimiento requerido, como un evaporador que se congela o un enfriamiento insuficiente.
- Problemas sistemáticos: si el sistema de aire acondicionado tiene problemas de rendimiento persistentes y otros componentes han sido revisados y están en buenas condiciones, el capilar puede ser una posible causa. El capilar puede estar dañado y esto no se puede ver fácilmente.
Válvula de expansión termostática (TEV):
Un sistema de aire acondicionado que solemos encontrar en los vehículos modernos es un sistema con una válvula de expansión controlada termostáticamente, abreviado como TEV. La válvula de expansión termostática reemplaza el sistema con un capilar y es básicamente una constricción cuyo tamaño de apertura está controlado por la temperatura del gas que fluye desde el evaporador.
Hay diferentes versiones. Además de la sustitución del capilar, el elemento filtrante/secador también es diferente. El filtro/secador está ubicado directamente después del condensador y se ocupa del refrigerante en forma líquida. La temperatura se mide después del evaporador. Si la temperatura del evaporador sube demasiado porque no fluye suficiente refrigerante a través de él, la abertura se hace más grande, lo que permite que entre más refrigerante al evaporador y la temperatura vuelve a bajar. La válvula de expansión termostática mantiene la temperatura (y la presión) constantes dentro de ciertos límites. Esto también significa que podemos estar seguros de que el refrigerante en forma de vapor es aspirado por el compresor, de modo que ya no es necesario utilizar un acumulador en la sección de baja presión.
La válvula de expansión termostática se puede dividir en tres tipos:
- Válvula de expansión con sensor remoto (control remoto del bulbo) con ecualización de presión interna o externa.
- Válvula de bloqueo con membrana interna o externa.
- Válvula de expansión controlada electrónicamente.
Válvula de expansión termostática con sensor remoto y ecualización de presión interna:
La válvula de expansión termostática consta de dos partes, a saber, la parte de medición y el sensor o bulbo, que está conectado a la válvula de expansión propiamente dicha. La sección de medición está llena de gas y se encuentra a la salida del evaporador. Cuando la temperatura a la salida del evaporador aumenta porque pasa muy poco refrigerante, el gas se expande y la presión aumenta. Luego, el pasador empuja la bola para liberarla, lo que hace que fluya más refrigerante hacia el evaporador y que la temperatura en la salida baje nuevamente. La bola se suelta tan pronto como la fuerza del sensor sobre la membrana excede la suma de la fuerza del resorte y la fuerza de compresión del refrigerante en el lado de entrada del evaporador. Cuando la temperatura después del evaporador baja demasiado, sucede lo contrario. La fuerza del resorte empuja la bola hacia el asiento, la abertura se estrecha y se reduce el flujo de refrigerante. Por lo tanto, la válvula TEV mantiene constante la temperatura del refrigerante. La válvula de expansión termostática mide la temperatura y la convierte en presión. El control de presión activa la válvula.
Válvula de expansión termostática con sensor remoto y ecualización de presión externa:
La ecualización de presión tiene que ver con la presión debajo del diafragma. Si el espacio debajo de la membrana está conectado al lado de entrada del evaporador, no tenemos en cuenta la pérdida de presión que se produce en el evaporador. Después de todo, la medición de la temperatura se realiza en el lado de salida del evaporador, mientras que el control se realiza en el lado de entrada. Cuando la pérdida de presión supera los 0,2 bar, se recomienda utilizar una válvula de expansión con compensación de presión externa. Si el espacio debajo de la membrana se conecta al lado de salida del evaporador, se compensa la pérdida de presión. La ecualización de presión externa generalmente se aplica a sistemas más grandes.
Válvula de bloqueo con diafragma de control externo
La válvula de bloqueo está instalada en las tuberías de entrada y salida del evaporador. La línea de entrada está ubicada al lado de la línea de salida en el evaporador. En la parte inferior de la válvula de bloqueo, el refrigerante ingresa en forma líquida desde el filtro/secador (condensador) y pasa a través de la válvula de bola en su camino hacia el evaporador. Hay una cantidad fija de refrigerante gaseoso encima de la membrana. Este gas asumirá la temperatura del gas procedente del evaporador. A medida que aumenta la temperatura, el aumento de presión empujará el pasador hacia abajo, lo que dará como resultado una abertura de flujo más grande en la línea de suministro. Esto permite que entre más refrigerante al evaporador, lo que reduce la temperatura. En situaciones inversas, la válvula de bola se cerrará, permitiendo que entre menos refrigerante al evaporador y provocando que la temperatura aumente.
Válvula de bloqueo con membrana reguladora interna:
En la válvula de bloqueo con membrana de control interna, hay un cabezal térmico con refrigerante en el lado de salida del evaporador. El refrigerante en el termo asume la temperatura del refrigerante que sale del evaporador. A altas temperaturas, el refrigerante se expande, lo que hace que el diafragma de la cápsula empuje la varilla hacia abajo y ensanche la apertura de la válvula de bola. Por el contrario, una temperatura más baja hará que la membrana se eleve, haciendo que la abertura sea más pequeña. Estas dos situaciones se muestran en las imágenes siguientes.
Válvula de expansión termostática controlada electrónicamente:
La válvula de expansión controlada electrónicamente (abreviada como EEV) se puede controlar mediante la ECU del control de clima. Para ello se puede utilizar un motor paso a paso. Este motor paso a paso permite que la aguja aumente o disminuya la apertura en pequeños pasos. Dependiendo de la temperatura deseada en el interior, la ECU puede regular muy rápidamente la capacidad mediante el compresor del aire acondicionado controlado eléctricamente y la válvula de expansión.
Posibles averías:
En el taller nos encontramos con problemas con la válvula de expansión. Los problemas suelen surgir debido a la contaminación, lo que hace que la válvula de expansión se obstruya o permanezca abierta.
- La válvula está obstruida:
La obstrucción es causada por contaminantes en el refrigerante. Como resultado del bloqueo, entra muy poco refrigerante al evaporador, lo que provoca un aumento de la presión con riesgo de sobrecalentamiento del compresor. - La válvula permanece abierta:
Dejar la válvula abierta permite que entre demasiado refrigerante al compresor. Si no todo el refrigerante del evaporador se ha convertido en gas, existe la posibilidad de que una cantidad (excesiva) de refrigerante líquido termine en el compresor, lo que provocará que el compresor experimente un choque de líquido.
La contaminación es fácil de prevenir: reemplace el filtro/secador periódicamente.
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