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Climatización para Aplicaciones Móviles
Válvula de Expansión y Tubos
de Orificio Calibrado
Notas sobre funcionamiento y servicio
i
Ing. Diego E. Orazi
Friba Tecnología S.A.
Av. Pavón 4080 / 84
Tel. (54-11) 4924-2117/2118 – Fax (54-11) 4921-3676
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Climatización para Aplicaciones Móviles
Válvulas de Expansión Térmicas, Tubos de Orificio Calibrado Fijo
y Tubos de Orificio Calibrado Variable
Los elementos que trataremos en esta nota son la base de porque un equipo de aire
acondicionado enfría. El flujo de refrigerante hacia el evaporador debe ser controlado para
obtener el máximo “enfriamiento” y asegurarse que la evaporación sea completa dentro
del evaporador. Las válvulas de expansión y ambos tipos de tubos calibrados son los
responsables de generar la evaporación adecuada para que el equipo de aire
acondicionado absorba el calor que se le entrega en el evaporador.
Para poder tratar cada uno de los elementos debemos primero clasificar los circuitos de
refrigeración según su configuración y que elemento utilizan.
Sistemas con filtro deshidratador en la sección de alta presión
En estos circuitos la expansión del refrigerante se
realiza mediante la utilización de una válvula de
expansión termostatica (Thermal Expansion
Valve, TXV) que se encuentra colocada a la
entrada del evaporador. Esta válvula puede
ser del tipo universal o “L” o una válvula tipo
“block”, las mismas regulan el estrangulamiento
del pasaje de refrigerante sensando la temperatura
del refrigerante a la salida del evaporador. Otra
particularidad de estos sistemas es que el filtro
Deshidratador se encuentra entre la salida del
condensador y la entrada a la válvula de expansión.
Sistemas con filtro deshidratador en la sección
de baja presión
Este otro sistema genera la expansión del
refrigerante con un dispositivo fijo denominado
Tubo de Orificio Calibrado (para el ambiente de
talleres: cigarrito). El mismo, no es mas que
un capilar como el utilizado en algunos sistemas
de aire acondicionado domiciliario o la heladera.
Este elemento se encuentra instalado en la línea
de alta presión del circuito y puede estar en la entrada
del evaporador o a la salida del condensador indistintamente. Además el filtro
deshidratador se encuentra entre la salida del
evaporador y la entrada de succión del compresor.
Debido a que en estos sistemas el evaporador trabaja inundado de refrigerante líquido, el
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filtro deshidratador tiene también la función de acumulador de líquido para garantizar que
no ingrese al compresor refrigerante en ese estado. En los sistemas en los que se trabaja
con tubos de orificio calibrado fijo, es indispensable contar con elementos de control como
los presostatos cicladores y/o termostatos en el evaporador para evitar la formación de
hielo.
Válvula de Expansión Termostáticas
Como hemos visto este elemento se encuentra asociado a una configuración determinada
del sistema de refrigeración. Debido a esto, la función de la válvula no solo se limita a
procurar la expansión del refrigerante. Entre sus otras funciones se encuentran las
siguientes:
Dosifica: un orificio calibrado dentro de la misma, cambia el líquido a alta presión que
entra a uno a baja presión.
Modula: mediante el sensado de la temperatura del gas a la salida del evaporador,
modula el flujo de refrigerante para que sea el óptimo.
Controla: debe responder inmediatamente a los cambios en la carga de calor que se
produce en el evaporador. De esta manera abre o cierra el pasaje de refrigerante para un
optimo funcionamiento del sistema.
Dentro de las válvulas de expansión, debemos identificar tres tipos distintos:
1.- Válvulas Universales: las válvulas de expansión termostáticas
están compuestas de una malla metálica en la entrada, una
Válvula dosificadora, un resorte calibrado, un diafragma y un
tubo capilar con gas refrigerante en su interior. Al final del
capilar posee un bulbo sensor que se coloca junto al tubo
de salida de refrigerante del evaporador mediante una abrazadera.
El gas en su interior se expande o contrae según la temperatura
del refrigerante a la salida del evaporador y de esta manera
comanda la apertura de la válvula mediante la acción que ejerce
sobre el diafragma. Básicamente la válvula autorregula su apertura
para evitar que del evaporador salga refrigerante en estado líquido.
Si esto ocurriese, existe alta posibilidad de rotura del compresor debido a la aspiración de
líquido no compresible.
2.- Válvulas universales con ecualización externa: este tipo de válvula
fue muy utilizado en los sistemas que poseían válvulas de control de
flujo. Este tipo de válvulas cumplen las misma función que la válvula
con ecualización interna salvo que toma la presión por un capilar externo
a su cuerpo. La aplicación de este dispositivo es muy recomendable en
evaporadores con gran volumen en donde la caída de presión entre la
entrada y la salida es muy marcada.
3.- Válvulas tipo block: estas válvulas fueron introducidas en la
industria del aire acondicionado debido a su simplicidad de producción
Al hacer pasar la salida del evaporador por su cuerpo, no es necesario
contar con un capilar externo para sensar la temperatura del refrigerante.
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Las funciones básicas de las válvulas de expansión universal también son
realizadas por este tipo de válvulas. Debido al formato de su cuerpo y
las posibilidades que el mismo brinda, sobre éstas se ha aprovechado
para montar sensores para el funcionamiento del equipo de aire
acondicionado.
Tubo de Orificio Calibrado Fijo
Los tubos de orificios calibrado fijo, en ingles F.F.O.T. o C.C.O.T., según pertenezcan a
equipos de las líneas Ford o GM respectivamente, son capilares con diámetros calibrados
a las necesidades del diseño del sistema de refrigeración. El flujo de refrigerante a través
del mismo es dependiente de la diferencia de presión que existe entre la salida del
condensador y el evaporador.
Debido a la existencia de múltiples calibraciones
de estos elementos, los mismos se diferencian
por colores y ubicación en el sistema. Si bien siempre
están en la línea de líquido entre el condensador y el
evaporador, los “cigarritos” pueden estar en la salida
del condensador (poseen forma de cruz a la salida) o
a la entrada del evaporador.
Los sistemas que utilizan este dispositivo para
expandir el refrigerante, siempre utilizan acumulador
deshidratador a la salida del evaporador, el cual
garantiza que no llegue liquido refrigerante al
compresor, sino solo gas.
Color
Marrón
Verde
Naranja
Amarillo
Azul
Púrpura
Gris
Rojo
Blanco
Negro
Uso
Ford
Ford
Ford – GM – Nissan
GM
Ford – Nissan
Chrysler
GM
Ford – Mazda
GM – Jaguar – Volvo – Rolls
GM
Diámetro
Pulgadas
0.047
0.052
0.057
0.062
0.062
0.062
0.062
0.062
0.072
0.072
mm
1.19
1.32
1.44
1.57
1.57
1.57
1.57
1.57
1.83
1.83
Tubo de Orificio Calibrado Variable
El tubo de orificio calibrado variable, en ingles V.O.V. (Variable Orifice Valve) es la
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evolución del tubo de orificio calibrado fijo. Este dispositivo es capaz de variar el flujo de
refrigerante que llega al evaporador cambiando el diámetro del pasaje del mismo.
La variable considerada para regular la apertura del pasaje es la temperatura de salida del
refrigerante del condensador. Como ejemplo tenemos lo siguiente:
• Cuando el motor gira a pocas vueltas, la temperatura del refrigerante es alta y
la apertura del pasaje esta en su mínimo.
• Cuando se circula por la carretera la temperatura del refrigerante es menor y
la apertura esta en su máximo.
• Estas son las dos condiciones extremas del funcionamiento de este sistema
de refrigeración.
Este elemento posee dos pasajes independientes. Uno de ellos es fijo y el otro varia con
la temperatura del refrigerante. El variable esta construido con una pieza bimetálica que al
variar su temperatura se curva generando una restricción al pasaje de refrigerante.
La
ubicación
de
estos
elementos es en la entrada del
evaporador o la salida del
condensador,
insertados
dentro de la cañería del
circuito
refrigerante.
Generalmente los ubicados en
la salida del condensador
tienen su extremo cuatro alas
formando una cruz, mientras
los ubicados en el evaporador
poseen solo dos alas.
Desde el punto de vista del servicio, hay que tener mucha precaución de no
reemplazarlos por otro que no sea exactamente el mismo ya que se puede alterar el
rendimiento del equipo. Por otro lado este tipo de elemento es sumamente sensible a la
presencia de partículas sólidas o basuras dentro del circuito refrigerante.
Servicio de válvulas de expansión y orificios calibrados
Las válvulas y tubos de expansión son precalibrados en fábrica, cualquier intento de
reajustar los mismos causará un mal funcionamiento del sistema de aire acondicionado.
Ya que este elemento garantiza que no llegue refrigerante líquido al compresor, una mala
calibración o el reemplazo por un elemento no adecuado puede causar roturas de
compresores. Las válvulas de expansión utilizadas en la industria automotriz, cualquiera
sea su tipo no son reparables. A todos estos elementos el único trabajo de taller que se
les puede hacer es una inspección visual y el retiro de cualquier tipo de obstrucción que
tengan. Así mismo esto no garantizará su correcto funcionamiento.
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Generalmente los problemas que
pueden
aparecer
en
estos
elementos son por causa de
agentes externos como suciedad o
golpes. Cualquiera de los sistemas
acá
mencionados
son
extremadamente sensibles a la
presencia de partículas sólidas
dentro del sistema, es por eso que
se debe limpiar muy bien el circuito
después de una rotura de
compresor o después de haber
estado el mismo abierto por mucho
tiempo.
Debido a la acumulación de residuos por una mala limpieza previa y por la temperatura
existente es normal que los tubos calibrados estén atascados en sus alojamientos.
Lo último que hay que hacer
para extraerlos es insertar
pinzas de punta o cualquier otro
elemento que pueda dañar el
alojamiento del mismo. Para tal
fin
existen
extractores
adecuados que facilitan la tarea
y garantizan no causar daños
adicionales a los elementos del
equipo de aire acondicionado.
En el supuesto de que sea imposible extraer el tubo,
se puede utilizar un kit de reparación como el de la
foto que nos permitirá cortar el caño original en el
que se encuentra el alojamiento y reemplazarlo por
uno nuevo.
En la actualidad se está generalizando el uso de compresores variables en los sistemas
de aire acondicionado. Como el principio de funcionamiento de este compresor se basa
en el sensado de la presión de succión, el reemplazo de válvulas de expansión o tubos
de orificios calibrados por otros que no posean las mismas características, puede causar
daños en el sistema o bajar el rendimiento del mismo. Bajo ningún concepto se debe
reemplazar una pieza por otra que no cumpla las mismas especificaciones.
Los dibujos esquemáticos de los diferentes tipos de válvulas fueron extraídos del manual editado por Temperature Control División de
Standard Motor Products (N.Y., U.S.A.), “Air Conditioning Tips & Techniques” ed. 2002. Los esquemas de los diferentes circuitos de aire
acondicionado pertenecen al catalogo de AC Delco
La información vertida en el presente documento es recopilación de datos de diversas fuentes u obtenidas por el autor durante sus trabajos y
experiencias en el ámbito de la climatización de vehículos.
Queda prohibida su reproducción parcial o total. Las consecuencias que puedan surgir de una mala interpretación o aplicación de la
información del presente documento no es responsabilidad de ninguno de los mencionados en el mismo: autor, empresas, etc.
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SEGURIDAD: recuerde que esta realizando un trabajo riesgoso, nunca olvide usar anteojo, guantes y calzado de seguridad.
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