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R E V I S T A H E C H A P O R D A V I D
G I M É N E Z
TUBO CAPILAR Y
VÁLVULAS DE
EXPANSIÓN
UFT 2021
LAB DE TERMO SISTEMAS
PATROCINADO POR
TUBO CAPILAR
El tubo capilar es un dispositivo de cobre que
mantiene controlada la presión con que el flujo
del refrigerante pasa entre el condensador (lado
de alta presión) y el evaporador (baja presión),
transformándolo de estado líquido a vapor, para
igualar la temperatura del líquido a la de
saturación del evaporador
TUBO CAPILAR
El tubo capilar es un dispositivo de cobre con un
pequeño orificio de 0.5 a 3.00 milímetros de
diámetro y de 1 a 6 metros de longitud, que
puede trabajar con diferentes tipos de
refrigerante. Es un elemento fijo de expansión,
junto con las válvulas de expansión manual,
automática, termostática, tipo flotador,
electrónica y los orificios; sin embargo, a
diferencia de las mencionadas con antelación,
sólo se ocupa para mantener el flujo, mientras
que las válvulas también regulan la cantidad de
gas requerida por el evaporador, de acuerdo
con su carga térmica.
La temperatura es
constante a lo largo
del tubo capilar. La
Presión saturada de
Condensación (Pc) va
disminuyendo hasta la
Presión saturada de
Succión (Ps) a la
entrada del
evaporador, donde el
refrigerante cambia las
fases vapor-líquido;
hasta la Presión de
Evaporación (Pe)
TUBO CAPILAR:
DIMENSIONES
La longitud de este elemento depende del
equipo HVACR en que se instale, así como de la
carga térmica y del compresor. Por lo tanto, su
selección se debe realizar de manera cuidadosa,
de acuerdo con las especificaciones del
fabricante sobre la cantidad de refrigerante, el
tipo de elemento de expansión, etcétera.
Además, es importante considerar lo siguiente:
• Si formará parte de los componentes de un
sistema de aire acondicionado o de
refrigeración
• Las temperaturas de conservación,
condensación, succión y ambiente
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• El grado de subenfriamiento
TUBO CAPILAR:
DIMENSIONES
Además de dañar el compresor, una instalación
inadecuada del tubo capilar fomenta el
dispendio de energía. Para evitarlo, el técnico
debe conocer las tablas de selección. Por
ejemplo, la tabla aplicable a unidades de aire
acondicionado con R-22 y un sólo circuito:
TUBO CAPILAR:
OBSTRUCCIÓN DEL TUBO
CAPILAR
Las principales causas de un bloqueo en el
orificio del tubo capilar responden a:
1. Degradación del aceite y su acumulación en
el tubo
2. Presencia de humedad que se congela al
atravesar la tubería
3. Malas prácticas del técnico encargado del
mantenimiento o reparación del equipo
4. Moléculas del filtro deshidratador que se van
desprendiendo debido al desgaste y el uso
5. Bajo costo
6. Sin partes en movimiento, por lo que no
necesita mantenimiento
7. Permite la igualación de presiones entre el
condensador y el evaporador en los ciclos de
paro del compresor
8. Por lo anterior, se requiere de motores con un
bajo par de arranque
9. Ideal para sistemas con compresores
herméticos precargados en fábrica
TUBO CAPILAR:
DESVENTAJAS
• No se ajusta a las variaciones de cambio de
flujo por cambio en las condiciones de
operación
• Se puede obstruir fácilmente si hay impurezas
o contaminantes en el sistema
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deshidratador, el cual puede ser
unidireccional o bidireccional, dependiendo
del tipo de equipo
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VÁLVULAS DE
EXPANSIÓN
L A S V Á L V U L A S D E E X P A N S I Ó N T E R M O S T Á T I C A S S O N
D E S A R R O L L A D A S P A R A R E G U L A R L A I N Y E C C I Ó N D E
R E F R I G E R A N T E L Í Q U I D O A L O S E V A P O R A D O R E S . E S T A
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R E G U L A D A P O R U N E L E M E N T O T E R M O S T Á T I C O
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN
Existe una gran variedad de válvulas de
expansión termostáticas, ej: R-22, R 404-A, R-717
(amoniaco). Con puerto balanceado, con carga
MOP. En todas ellas el objetivo es entregar la
máxima eficiencia del evaporador con un
sobrecalentamiento adecuado.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN
Lo primero es analizar y conocer el
funcionamiento de la válvula de expansión:
consta de un elemento termostático (1)
separado del cuerpo por medio de una
membrana, el elemento termostático está en
contacto con el bulbo (2) a través de un tubo
capilar, un cuerpo con un asiento y orificio (3) y
un muelle o resorte.
Funcionamiento
• P1: la presión del bulbo que actúa en la
parte superior de la membrana y en dirección
de apertura de la válvula.
• P2: la presión del evaporador, que influye en
la parte inferior de la membrana y en la
dirección de cierre de la válvula.
• P3: la fuerza del resorte, que influye en la
parte inferior de la membrana y la única
variable que es controlable por parte del
técnico.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
SOBRECALENTAMIENTO
El concepto de sobrecalentamiento es el calor
agregado al vapor después de la vaporización en la
válvula de expansión. Esto se puede medir en el lugar
donde está el bulbo que es la tubería de succión. La
diferencia que existe entre la temperatura del
termómetro y la presión de evaporación, traducida a
temperatura que le corresponde, el resultado será el
recalentamiento en el evaporador, el cual está
diseñado para operar con un rango de
recalentamiento de 5° C. Para obtener el
sobrecalentamiento total basta con cambiar el
termómetro hasta el final de la tubería de succión, 30
centímetros antes del compresor, y tomar la presión de
succión a la entrada del compresor. La diferencia en
temperatura será el sobrecalentamiento total el cual
no deberá ser mayor a 15° C. Es muy importante
aclarar que estas mediciones se deberán hacer
cuando ya se haya obtenido la temperatura de
cámara, si por algún motivo no se llega a la
temperatura deseada se debe revisar bien el balance
térmico o probables taponamientos por suciedad y/o
humedad en el sistema de refrigeración.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
VÁLVULAS CON
IGUALACIÓN DE PRESIÓN
EXTERNA
Si se usan distribuidores de líquido, siempre deberán
emplearse válvulas de expansión con igualación de
presión externa.
El uso de distribuidores de líquido causa generalmente
una caída de presión de 14.7 psig en el distribuidor y
en los tubos de distribución.
Siempre deberán utilizarse válvulas de este tipo en
instalaciones de refrigeración con evaporadores o
intercambiadores de calor de placas grandes, donde
la caída de presión será más elevada que la presión
correspondiente a 2°C.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
VÁLVULAS CON CARGA
MOP
Las válvulas con Carga MOP se usan normalmente en
equipos fabricados, donde se desea una limitación de
la presión de aspiración en el momento de puesta en
marcha, como por ejemplo en el sector de transporte
y en instalaciones de aire acondicionado.
Las válvulas de expansión con MOP tienen una
cantidad muy reducida de carga en el bulbo.
Esto significa que la válvula o el elemento tienen que
poseer una temperatura mayor que el bulbo. En caso
contrario, la carga puede emigrar del bulbo hacia el
elemento e impedir el funcionamiento de la válvula de
expansión.
Carga MOP significa una cantidad limitada de carga
líquida en el bulbo. Las siglas “MOP” significan Presión
de Operación Máxima (Maximum Operation Pressure)
y es la presión de succión/evaporación más alta
permitida en las tuberías de succión/evaporación.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
CÓMO SELECCIONAR LA
VÁLVULA DE EXPANSIÓN
Los siguientes datos son importantes para la selección
de la válvula de expansión:
• Caída de presión a través de la válvula
• Igualación de presión interna o externa
• Refrigerante
• Capacidad del evaporador
• Presión de evaporación
• Presión de condensación
El elemento termostático está equipado con una
marca realizada a láser en la parte superior de la
membrana. El código indica el refrigerante para
el que está diseñada la válvula:
L = R410A
N = R134a
S = R404A/ R507
X = R22
Z = R407C
Esta marca indica el tipo de válvula (con número
de código), rango de temperatura de
evaporación, punto MOP, refrigerante y máxima
presión de funcionamiento, PS/MWP
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
CÓMO SELECCIONAR LA
VÁLVULA DE EXPANSIÓN
Identificación
• El conjunto de orificio para T2 y TE2 está marcado
con el tamaño del orificio (p.ej. 06).
• El número del conjunto de orificio también está
indicado en la tapa del embalaje.
• La válvula de expansión debe instalarse en la
tubería de líquido, delante del evaporador, y su
bulbo sujeto a la tubería de aspiración lo más cerca
posible del evaporador.
• En caso de que haya compensación de presión
externa, la tubería de compensación deberá
conectarse a la tubería de aspiración
inmediatamente después del bulbo.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
CÓMO SELECCIONAR LA
VÁLVULA DE EXPANSIÓN
Instalación
La mejor posición de montaje del bulbo es en una
tubería de aspiración horizontal, en una posición entre
la una y las cuatro de las agujas del reloj.
La ubicación depende del diámetro exterior de la
tubería.
VÁLVULAS DE EXPANSIÓN:
CÓMO SELECCIONAR LA
VÁLVULA DE EXPANSIÓN
El bulbo no deberá montarse nunca en la parte baja
de una tubería de succión, debido a la posibilidad de
que la existencia de aceite en el fondo de la tubería
produzca señales falsas.
El bulbo debe poder medir la temperatura del vapor
de succión recalentado y, por lo tanto, no debe
situarse de manera que esté sometido a fuentes
extrañas de calor/frío.
Si el bulbo está sometido a corrientes de aire caliente,
se recomienda su aislamiento.
El bulbo no debe montarse detrás de un
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  • 1. R E V I S T A H E C H A P O R D A V I D G I M É N E Z TUBO CAPILAR Y VÁLVULAS DE EXPANSIÓN UFT 2021 LAB DE TERMO SISTEMAS
  • 3. TUBO CAPILAR El tubo capilar es un dispositivo de cobre que mantiene controlada la presión con que el flujo del refrigerante pasa entre el condensador (lado de alta presión) y el evaporador (baja presión), transformándolo de estado líquido a vapor, para igualar la temperatura del líquido a la de saturación del evaporador
  • 4. TUBO CAPILAR El tubo capilar es un dispositivo de cobre con un pequeño orificio de 0.5 a 3.00 milímetros de diámetro y de 1 a 6 metros de longitud, que puede trabajar con diferentes tipos de refrigerante. Es un elemento fijo de expansión, junto con las válvulas de expansión manual, automática, termostática, tipo flotador, electrónica y los orificios; sin embargo, a diferencia de las mencionadas con antelación, sólo se ocupa para mantener el flujo, mientras que las válvulas también regulan la cantidad de gas requerida por el evaporador, de acuerdo con su carga térmica. La temperatura es constante a lo largo del tubo capilar. La Presión saturada de Condensación (Pc) va disminuyendo hasta la Presión saturada de Succión (Ps) a la entrada del evaporador, donde el refrigerante cambia las fases vapor-líquido; hasta la Presión de Evaporación (Pe)
  • 5. TUBO CAPILAR: DIMENSIONES La longitud de este elemento depende del equipo HVACR en que se instale, así como de la carga térmica y del compresor. Por lo tanto, su selección se debe realizar de manera cuidadosa, de acuerdo con las especificaciones del fabricante sobre la cantidad de refrigerante, el tipo de elemento de expansión, etcétera. Además, es importante considerar lo siguiente: • Si formará parte de los componentes de un sistema de aire acondicionado o de refrigeración • Las temperaturas de conservación, condensación, succión y ambiente • El tipo de refrigerante • El grado de subenfriamiento
  • 6. TUBO CAPILAR: DIMENSIONES Además de dañar el compresor, una instalación inadecuada del tubo capilar fomenta el dispendio de energía. Para evitarlo, el técnico debe conocer las tablas de selección. Por ejemplo, la tabla aplicable a unidades de aire acondicionado con R-22 y un sólo circuito:
  • 7. TUBO CAPILAR: OBSTRUCCIÓN DEL TUBO CAPILAR Las principales causas de un bloqueo en el orificio del tubo capilar responden a: 1. Degradación del aceite y su acumulación en el tubo 2. Presencia de humedad que se congela al atravesar la tubería 3. Malas prácticas del técnico encargado del mantenimiento o reparación del equipo 4. Moléculas del filtro deshidratador que se van desprendiendo debido al desgaste y el uso 5. Bajo costo 6. Sin partes en movimiento, por lo que no necesita mantenimiento 7. Permite la igualación de presiones entre el condensador y el evaporador en los ciclos de paro del compresor 8. Por lo anterior, se requiere de motores con un bajo par de arranque 9. Ideal para sistemas con compresores herméticos precargados en fábrica
  • 8. TUBO CAPILAR: DESVENTAJAS • No se ajusta a las variaciones de cambio de flujo por cambio en las condiciones de operación • Se puede obstruir fácilmente si hay impurezas o contaminantes en el sistema • Requiere de la instalación de un filtro deshidratador, el cual puede ser unidireccional o bidireccional, dependiendo del tipo de equipo • La carga de refrigerante es crítica
  • 9. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN L A S V Á L V U L A S D E E X P A N S I Ó N T E R M O S T Á T I C A S S O N D E S A R R O L L A D A S P A R A R E G U L A R L A I N Y E C C I Ó N D E R E F R I G E R A N T E L Í Q U I D O A L O S E V A P O R A D O R E S . E S T A I N Y E C C I Ó N D E R E F R I G E R A N T E E S T A R Á S I E M P R E R E G U L A D A P O R U N E L E M E N T O T E R M O S T Á T I C O
  • 10. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN Existe una gran variedad de válvulas de expansión termostáticas, ej: R-22, R 404-A, R-717 (amoniaco). Con puerto balanceado, con carga MOP. En todas ellas el objetivo es entregar la máxima eficiencia del evaporador con un sobrecalentamiento adecuado.
  • 11. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN Lo primero es analizar y conocer el funcionamiento de la válvula de expansión: consta de un elemento termostático (1) separado del cuerpo por medio de una membrana, el elemento termostático está en contacto con el bulbo (2) a través de un tubo capilar, un cuerpo con un asiento y orificio (3) y un muelle o resorte. Funcionamiento • P1: la presión del bulbo que actúa en la parte superior de la membrana y en dirección de apertura de la válvula. • P2: la presión del evaporador, que influye en la parte inferior de la membrana y en la dirección de cierre de la válvula. • P3: la fuerza del resorte, que influye en la parte inferior de la membrana y la única variable que es controlable por parte del técnico.
  • 12. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: SOBRECALENTAMIENTO El concepto de sobrecalentamiento es el calor agregado al vapor después de la vaporización en la válvula de expansión. Esto se puede medir en el lugar donde está el bulbo que es la tubería de succión. La diferencia que existe entre la temperatura del termómetro y la presión de evaporación, traducida a temperatura que le corresponde, el resultado será el recalentamiento en el evaporador, el cual está diseñado para operar con un rango de recalentamiento de 5° C. Para obtener el sobrecalentamiento total basta con cambiar el termómetro hasta el final de la tubería de succión, 30 centímetros antes del compresor, y tomar la presión de succión a la entrada del compresor. La diferencia en temperatura será el sobrecalentamiento total el cual no deberá ser mayor a 15° C. Es muy importante aclarar que estas mediciones se deberán hacer cuando ya se haya obtenido la temperatura de cámara, si por algún motivo no se llega a la temperatura deseada se debe revisar bien el balance térmico o probables taponamientos por suciedad y/o humedad en el sistema de refrigeración.
  • 13. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: VÁLVULAS CON IGUALACIÓN DE PRESIÓN EXTERNA Si se usan distribuidores de líquido, siempre deberán emplearse válvulas de expansión con igualación de presión externa. El uso de distribuidores de líquido causa generalmente una caída de presión de 14.7 psig en el distribuidor y en los tubos de distribución. Siempre deberán utilizarse válvulas de este tipo en instalaciones de refrigeración con evaporadores o intercambiadores de calor de placas grandes, donde la caída de presión será más elevada que la presión correspondiente a 2°C.
  • 14. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: VÁLVULAS CON CARGA MOP Las válvulas con Carga MOP se usan normalmente en equipos fabricados, donde se desea una limitación de la presión de aspiración en el momento de puesta en marcha, como por ejemplo en el sector de transporte y en instalaciones de aire acondicionado. Las válvulas de expansión con MOP tienen una cantidad muy reducida de carga en el bulbo. Esto significa que la válvula o el elemento tienen que poseer una temperatura mayor que el bulbo. En caso contrario, la carga puede emigrar del bulbo hacia el elemento e impedir el funcionamiento de la válvula de expansión. Carga MOP significa una cantidad limitada de carga líquida en el bulbo. Las siglas “MOP” significan Presión de Operación Máxima (Maximum Operation Pressure) y es la presión de succión/evaporación más alta permitida en las tuberías de succión/evaporación.
  • 15. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: CÓMO SELECCIONAR LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN Los siguientes datos son importantes para la selección de la válvula de expansión: • Caída de presión a través de la válvula • Igualación de presión interna o externa • Refrigerante • Capacidad del evaporador • Presión de evaporación • Presión de condensación El elemento termostático está equipado con una marca realizada a láser en la parte superior de la membrana. El código indica el refrigerante para el que está diseñada la válvula: L = R410A N = R134a S = R404A/ R507 X = R22 Z = R407C Esta marca indica el tipo de válvula (con número de código), rango de temperatura de evaporación, punto MOP, refrigerante y máxima presión de funcionamiento, PS/MWP
  • 16. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: CÓMO SELECCIONAR LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN Identificación • El conjunto de orificio para T2 y TE2 está marcado con el tamaño del orificio (p.ej. 06). • El número del conjunto de orificio también está indicado en la tapa del embalaje. • La válvula de expansión debe instalarse en la tubería de líquido, delante del evaporador, y su bulbo sujeto a la tubería de aspiración lo más cerca posible del evaporador. • En caso de que haya compensación de presión externa, la tubería de compensación deberá conectarse a la tubería de aspiración inmediatamente después del bulbo.
  • 17. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: CÓMO SELECCIONAR LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN Instalación La mejor posición de montaje del bulbo es en una tubería de aspiración horizontal, en una posición entre la una y las cuatro de las agujas del reloj. La ubicación depende del diámetro exterior de la tubería.
  • 18. VÁLVULAS DE EXPANSIÓN: CÓMO SELECCIONAR LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN El bulbo no deberá montarse nunca en la parte baja de una tubería de succión, debido a la posibilidad de que la existencia de aceite en el fondo de la tubería produzca señales falsas. El bulbo debe poder medir la temperatura del vapor de succión recalentado y, por lo tanto, no debe situarse de manera que esté sometido a fuentes extrañas de calor/frío. Si el bulbo está sometido a corrientes de aire caliente, se recomienda su aislamiento. El bulbo no debe montarse detrás de un intercambiador de calor, ya que en esta posición dará señales falsas a la válvula de expansión.