Detección y solución de fallas en válvulas de expansión térmica

En el siguiente texto se analizará la manera correcta de diagnosticar y solucionar problemas de un sistema con válvula de expansión térmica (TXV) para el control de flujo.

Con la aparición del estándar mínimo 13 SEER, prácticamente todos los fabricantes de aire acondicionado tipo split de uso residencial dejaron de diseñar equipos con medidores de flujo y, en su lugar, usaron válvulas de expansión térmica (TXV, por sus siglas en inglés) para regular la tasa de refrigerante que alimenta al evaporador. Las válvulas TXV hacen posible que el sistema use de manera más eficiente la energía ya que mantiene el evaporador más cerca del nivel de supercalor óptimo en todas las condiciones de operación. Además, le permite al sistema una rápida disminución de la presión de succión en condiciones óptimas después de un ciclo de apagado. 

Funcionamiento y operación de las válvulas TXV

Aunque las válvulas TXV ofrecen muchas ventajas operativas, quienes no están familiarizados con ellas las consideran un dispositivo misterioso y terminan reemplazándolas innecesariamente. La válvula TXV tiene una única función: controlar el flujo de líquido refrigerante que pasa al evaporador en una proporción exacta a la tasa de evaporación del refrigerante en el evaporador. Al responder a la temperatura del gas refrigerante que sale del evaporador y a la presión del mismo, la válvula TXV puede controlar el gas que sale de éste a un supercalor predeterminado.

El supercalor es la temperatura de un vapor que está por encima de su temperatura de saturación. Se calcula midiendo la temperatura real de la salida del evaporador y restando la temperatura correspondiente a la presión de evaporación.

Para localizar averías en una válvula TXV  es importante entender primero cómo funciona. Hay tres fuerzas que determinan el funcionamiento de una válvula TXV. P1, es decir, la presión creada por el bulbo remoto; P2, la presión del evaporador o ecualizador, y P3, la presión equivalente del resorte de supercalor.

La presión del bulbo remoto (P1) corresponde a la temperatura refrigerante que sale del evaporador.

Cuando esta presión aumenta, la aguja de la válvula tiende a la posición “abrir”. Opuesta a esta fuerza, influyendo en la parte inferior del diafragma y haciendo mover la aguja a una dirección de “cerrar”, está la fuerza ejercida por la presión del evaporador y aquella que ejerce el resorte de supercalor. La válvula asumirá una posición estable cuando dichas fuerzas estén en equilibrio (P1=P2+P3).

Cuando la temperatura del refrigerante que sale del evaporador se eleva por encima de su temperatura de saturación —correspondiente a la presión del evaporador— aumenta la presión en el bulbo remoto, haciendo que la aguja de la válvula se mueva en la dirección “abrir”. Por el contrario, cuando la temperatura del gas refrigerante que sale del evaporador disminuye, la presión en el bulbo remoto se hace menor y la aguja de la válvula se mueve en la dirección “cerrar”.

El ajuste de fábrica del supercalor de la válvula TXV se hace con la aguja empezando a levantarse del asiento. 

Es necesario un aumento en el supercalor para que la válvula se abra hasta su posición de clasificación. Se trata de un concepto importante, pues significa que una válvula con un ajuste de fábrica de 8° no mantendrá un supercalor de  8° a una carga máxima. Es necesario un supercalor adicional para hacer que la válvula “roce” su capacidad de clasificación.

Detección y solución de fallas en las válvulas TXV 

Hay tres modos principales de falla en una válvula TXV. La válvula puede estar alimentando demasiado refrigerante (sobrealimentación); puede no estar alimentando suficiente refrigerante (subalimentación); o puede alternar de alimentar demasiado a muy poco (fluctuación). A continuación discutiremos cada una de estas fallas en detalle:

Sobrealimentación

Ocurre cuando la cantidad de refrigerante que alimenta al evaporador es mayor a la que se puede evaporar, haciendo que el líquido refrigerante se devuelva al compresor.  Los síntomas de sobrealimentación incluyen escarchado de la cubierta del compresor, emisión de ruidos en el compresor, bajo supercalor en el evaporador y presiones de succión normales o por encima del nivel normal.

La inundación puede deberse a alguna de las siguientes causas:

• Compresor ineficiente o más pequeño de lo normal: si la capacidad del compresor es baja, la presión de succión será más alta de lo normal y el supercalor será bajo. Si sospecha que este es el problema consulte con el fabricante del compresor.

• Ajuste de supercalor bajo: en válvulas de ajuste externo, gire el vástago en sentido de las manecillas del reloj para aumentar el supercalor.

• Humedad: cualquier residuo de agua en el sistema puede congelarse en la válvula TXV, evitando que funcione adecuadamente. Si cree que este es el caso, instale un buen filtro secador para la línea de líquido. También es recomendable instalar un indicador de humedad para la línea de líquido que le permita al técnico monitorear el nivel de humedad del sistema operativo.

• Suciedad o restos: cualquier material extraño que logre pasar el filtro de entrada puede quedarse alojado entre la aguja y el puerto de la válvula TXV, impidiendo que ésta se cierre adecuadamente. De nuevo, la recomendación es instalar un filtro secador en el sistema para evitar la circulación de suciedades y restos que pueden causar fallos en el funcionamiento del sistema.

• Goteo del asiento de la válvula TXV: si la aguja  y el puerto no están correctamente asentados, el refrigerante líquido fluirá por la válvula, lo cual no debería suceder. Al revisar la válvula pueden aparecer impurezas y restos. Si es así, la válvula TXV se puede limpiar y volver a poner en funcionamiento. Si al inspeccionar la válvula se ven daños en la aguja o el puerto causados por trefilación o erosión de la aguja, la válvula debe ser reemplazada.

• Válvula más grande de lo normal: asegúrese de que hayan instalado en el sistema la válvula especificada por el fabricante del equipo. Una válvula demasiado grande para la capacidad del sistema tenderá a alimentar en exceso. 

• Posición incorrecta del bulbo: lo ideal es que el bulbo del elemento de potencia esté ubicado en una sección horizontal de la línea de succión -inmediatamente después de la salida del evaporador-. Debe estar muy cerca de la conexión del ecualizador, pero corriente arriba. El bulbo debe estar sujeto con firmeza a la línea de succión para mantener un buen contacto térmico. Además, el bulbo no debe recibir fuentes externas de calor.
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Recuadro

Para calcular el supercalor:

1. Determine la presión de succión en la salida del evaporador.
2. Use una tabla de presión/temperatura para el refrigerante adecuado y determine la temperatura de saturación correspondiente a la presión medida en el paso 1.
3. Mida la temperatura de la línea de succión en el lugar donde está ubicado el bulbo remoto.
4. Reste la temperatura de saturación que estableció en el paso 2 a la temperatura medida del paso 3. La diferencia resultante es el supercalor.

Ajuste del supercalor solamente para válvulas TXV de ajuste externo:

1. Quite la tapa del asiento del fondo de la válvula, dejando expuesto el vástago de ajuste.
2. Gire el vástago en sentido de las manecillas del reloj para aumentar el supercalor -disminuye el flujo del refrigerante- .
3. Gire  el vástago en sentido contrario a las manecillas del reloj para disminuir el supercalor -el flujo del refrigerante aumenta-.

Fuente: Al Maier

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