2️⃣ Válvulas de expansión segunda parte

LA VÁLVULA DE EXPANSIÓN SEGUNDA PARTE

VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA

• Por fin empezamos con temas más interesantes, hasta ahora era todo bastante aburrido.

• En la imagen anterior ya podemos ver la nueva válvula de expansión electrónica, a partir de ahora la llamaremos VEE.

TIPOS DE VEE

• Existen dos tipos de VEE principalmente:

1- VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA POR PULSOS.

2- VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA PASO A PASO.

VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA POR PULSOS

Esta VEE tiene unas características muy interesantes:

– Muy compatible con la mayoría de los refrigerantes.

– El mantenimiento es muy sencillo.

– Tiene una duración muy alta en el tiempo.

– Es muy parecida a una solenoide típica, esta característica hace que sea     simple y consistente.

– En caso de falta de corriente, el cierre de paso de refrigerante es               inmediato. 

Vamos a ver como es esta VEE por pulsos.

• Muy simple ¿ verdad ?.

• Una cosa muy importante, la flecha indica el sentido de circulación del gas, algunos fabricantes le dan el sentido que veis y otros el sentido contrario, pero el funcionamiento es exactamente igual.

• Parece una válvula solenoide, además de ser VEE por pulsos hace la función también de solenoide. Esto es genial tenemos un dos por una.
• Existen VEEs por pulsos con una potencia fija dependiendo del refrigerante, es decir, una VEE puede trabajar con muchos tipos de fluidos refrigerantes, pero con cada uno tiene una potencia máxima determinada por el fluido que utilice.

• También existe VEEs por pulsos con orificios intercambiables y para varios tipos de refrigerantes, por lo tanto, con la misma VEE por pulsos podemos aumentar mucho la potencia de la instalación.

COMPONENTES BÁSICOS

1- Pistón.

Se desplaza dentro de un cilindro, el cual es de una aleación de hierro magnetizable, cuando se energiza la bobina sube hacia arriba abriendo el paso de refrigerante al evaporador.

2- Cilindro.

Sirve para que pueda desplazarse el pistón de arriba a abajo y viceversa. No tiene más complejidad que esa.

3- Muelle de cilindro.

Cuando la bobina no está energizada empuja al cilindro hacia abajo y cierra el paso de refrigerante, es un mecanismo muy simple, que evita sistemas más complejos.

Si la bobina está energizada tiene mas fuerza el campo electromagnético que el muelle y el pistón sube y abre el paso de refrigerante.

4- Orificio intercambiable.

Hay VEE por pulsos que llevan orificios intercambiables y otras no lo llevan, es decir son con orificio fijo, y de una potencia determinada.

5- Filtro.

Como todas las válvulas de expansión, es necesario un filtro a la entrada de la VEE por pulsos.

FUNCIONAMIENTO

• Este tipo de válvulas por lo general funcionan a través de un sistema que se llama PWM ( modulación por ancho de pulso) y lo que hacen es durante un espacio de tiempo de 6 segundos abren y cierran dependiendo de la demanda, y después si hay variación de las condiciones del evaporador pueden cambiar esa trama de impulsos a la bobina.

• Algunos fabricantes utilizan el tramo de 6 segundos, otros puede que sea distinto de 6 segundos, pero el efecto final es el mismo.

• Ahora vamos a ver lo que pasa dentro de una VEE por pulsos.

• Como veis es así de simple el funcionamiento, con la modulación por ancho de pulso ( PWM ) abre y cierra con el intervalo correspondiente para mantener el evaporador lleno de refrigerante según este programada.

ESQUEMA TÍPICO DE INSTALACIÓN

PARÁMETROS FUNDAMENTALES DE REGULACIÓN

• Los parámetros más importantes que hay que tener en cuenta para la programación de estas válvulas son los siguientes:

1- MOP.

Este parámetro se activa cuando la temperatura de evaporación pasa por encima de la temperatura programada. Limita la regulación de la válvula. También se puede desactivar este valor.

2- REFRIGERANTE.

Evidentemente tenemos que seleccionar el refrigerante con el que queremos trabajar. Un error en la selección de este parámetro puede romper el compresor.

3- REGULACIÓN DE RECALENTAMIENTO.

Parámetro clave para ajustar el recalentamiento de la válvula.

Algunos drivers vienen con dos opciones para la regulación del recalentamiento.

Uno es un poco más optimizador y se adapta más suavemente a las necesidades.

Otro es más brusco debido a que puede haber un cambio de las necesidades térmicas muy grandes.

4- PID.

El PID suele venir dividido en tres.

P. Banda proporcional.

I. Banda integral.

D. Banda derivativa.

Estos son parámetros muy delicados, normalmente hay que saber muy bien lo que se hace cuando actuamos sobre estos controles.

5- PORCENTAJE DE APERTURA EN DE ERROR DE SONDA.

Pensar en este parámetro es un poco derrotista, pero creo que hay que tenerlo en cuenta.

6- APERTURA DE LA VÁLVULA EN LOS PRIMEROS SEGUNDOS DESPUÉS DE LA ARRANCADA DEL COMPRESOR.

Este punto lo considero importante, debido a que hasta que no pasan unos cuantos segundos o incluso minutos el sistema no sabe en que condiciones de trabajo está, por lo tanto necesita un tiempo para empezar a regular.

7- PORCENTAJE MÁXIMO DE APERTURA

Tal vez al principio cuando empezamos con estás válvulas puede ser interesante poner un límite máximo de tiempo apertura, de esta forma si cometemos un error en otro parámetro evitamos que este abierta al 100%, y así protegemos nuestro sistema frigorífico.

• Cada driver o controlador de VEE puede tener unos 50 parámetros configurables. Estoy describiendo los que me parecen más importantes, pero esto depende del la aplicación y del criterio de cada uno.

• Para mi esto es como el manual de instrucciones de un televisor. Nos cuesta leerlo, primero cogemos el mando y empezamos a tocar los botones, y nos damos cuenta de que no hace lo que queremos, porque no sabemos lo que estamos haciendo, y la final tenemos que leer las instrucciones, y todo empieza a tener sentido.

• Existen controladores universales para este tipo de VEE, esto implica que cada uno le pone un nombre a cada parámetro, a veces coinciden o otras no tanto, por eso el manual es nuestro aliado.

• Realmente los parámetros más importantes vienen predefinidos si eliges la VEE y el driver del mismo fabricante, excepto el refrigerante, el MOP, y poquito más, y ya puedes empezar.

• Voy a explicar un poco la imagen que tenéis a continuación, el esquema frigorífico que he dibujado es una forma de muchas de como colocar una VEE por pulsos en una instalación frigorífica.

• En este caso tengo un termostato digital que controla la temperatura de la cámara. Este cuando detecta la temperatura programada dentro del recinto manda una señal eléctrica por un cable al driver de la VEE por pulsos, indicando que ha llegado a la temperatura de ajuste, a continuación este driver cierra la válvula solenoide y la VEE por pulsos deja de operar, en este caso queda el pistón cerrado, es decir sin alimentación.

• Como podéis ver el driver va alimentado a 24v AC o DC, pero después la válvula solenoide y la VEE por pulsos pueden ir a 24v o a 220 AC.

• Podemos utilizar solamente el driver para controlar todo el sistema sin poner un termostato de cámara ni poner válvula solenoide, en este caso habría que activar un parámetro en el driver para que hiciese la función de control de temperatura de la cámara.

• Evidentemente necesitamos añadir una sonda de temperatura, y realizar el ajuste correspondiente.

VÁLVULA DE EXPANSIÓN ELECTRÓNICA PASO A PASO

Esta VEE tiene unas características muy interesantes:

– Muy compatible con la mayoría de los refrigerantes.

– El mantenimiento es muy sencillo.

– Tiene una duración muy alta en el tiempo.

– Lleva un motor paso a paso

– En caso de falta de corriente, no cierra el paso excepto si tenemos una batería de seguridad.

• Vamos a ver como es esta VEE paso a paso.

• Lo primero es saber cómo son los motores paso a paso.

• Hay dos tipos de motores paso a paso:

1- Motores bipolares. Son dos bobinas y tienen cuatro hilos.

2- Motores unipolares. Son dos bobinas y cada una está dividida en dos, con un total de 5 hilos.

• También tenemos el motor unipolar de 6 hilos. Es como el de 5 hilos pero con el común de cada bobina independiente.

• Esto no va de motores sino de VEE paso a paso, por lo tanto explicaré de la forma mas sencilla y gráfica el funcionamiento de un motor paso a paso.

• A continuación podéis ver un motor paso a paso.

• Opss, va super rápido, 100 milisegundos, bueno pues esto es muy despacio, puede ir entre 100 y 500 microsegundos.

• Vamos a verlo un poco más despacio.

• Así cierra la válvula.

• Ahora vamos a ver como abre la válvula.

• A continuación vamos a ver el motor trabajando dentro de la válvula, pero lo importante ahora no es el motor, lo importante es lo que pasa dentro de la válvula.

• Como veis es muy simple, el motor lo único que hace es empujar un eje con un cierre cónico para cerrar o abrir el orificio, dejando pasar más o menos refrigerante.

• La decisión de abrir o cerrar se realiza en el driver a través del microcontrolador, el cual analiza todos los parámetros configurados y los datos externos de las sondas de presión y temperatura.

• El esquema frigorífico queda exactamente igual que en la VEE por pulsos, y puede funcionar con la misma configuración.

• La única diferencia es la cantidad de hilos que van al motor de la VEE paso a paso que pueden ser 4, 5, ó 6 com vimos anteriormente en los motores paso a paso, más una masa o tierra del cable apantallado.

• No hace falta que vuelva a repetir los parámetros de configuración porque son los mismos que el la VEE por pulsos, por lo tanto, como podeis ver, tiene muchísimas cosas en común entre los dos tipos.

• Voy a hacer una pequeña reflexión, debido a que me he extendido mucho en este artículo.

• Como sabéis nunca he regulado una válvula de expansión termostática con un recalentamiento fijo, reconozco que la experiencia hace que no necesite utilizar ningún aparato para hacerlo, con los sentidos y la mente es suficiente, pero las circunstancias han cambiado y con las VEE, es el recalentamiento el parámetro a seleccionar para programarlas, y os puedo decir dos cosas:

1- Son muy muy precisas cuando están bien configuradas, pero para ello hace falta un poco de práctica.

2- Como todo en este mundo, también fallan, no es algo corriente pero sucede.

REFLEXIÓN

• Desde aquí os animo a que reduzcais los recalentamientos a medida que mejoreis vuestra práctica como frigoristas, por el bien de vuestros compresores de vuestras instalaciones y del planeta.

• Reconozco que con algunos de los nuevos refrigerantes, los que tienen varias mezclas y algo de deslizamiento, puede haber algún problemilla, pero con práctica se puede avanzar en la reducción del recalentamiento.

• Los grandes marcas de aire acondicionado os puedo asegurar que no tienen recalentamientos de 8 grados ni de 6 grados ni de 4 grados, (estamos hablando de una diferencial absoluta en grados kelvin no de una temperatura) porque los rendimientos que ofrecen son espectaculares, y una bomba de calor de calidad desaprovecharía mucha energía con recalentamientos muy altos. Si no fuese así yo mismo mejoraría el rendimiento de los equipos.

• Aún hay más, no os perdáis la tercera parte de válvulas de expansión, ( el capilar).

• Esto ha sido todo por hoy, un saludo para tod@s.