Todo sistema de refrigeración industrial, comercial y doméstico emplea un dispositivo de expansión de refrigerante. Este dispositivo toma el refrigerante a alta presión, a la salida del condensador, y crea una zona fría de baja presión, en el evaporador. En sistemas domésticos, es suficiente con emplear una tubería capilar de muy pequeña sección. Sin embargo, en aplicaciones industriales y comerciales, se necesitan válvulas de expansión electrónica o termostática para crear la zona fría, en cada evaporador.
Las primeras válvulas de expansión fueron las termostáticas, también conocidas como VET (TXV, en inglés). Estas son básicamente unos dispositivos mecánicos, controlados automáticamente por un bulbo de temperatura y una toma de presión. Con estos elementos, las VET regulan el flujo y presión del refrigerante que entra a los evaporadores, en función de la carga del sistema.
Posteriormente, salen al mercado las válvulas de expansión electrónica, también conocidas como VEE (EEV, en inglés). Estos dispositivos de expansión son una evolución tecnológica de las VET mencionadas anteriormente, aprovechando los grandes avances de la electrónica. Las VEE no emplean bulbo de temperatura ni toma directa de presión de refrigerante, sino señales eléctricas de sensores de temperatura y presión.
Partes que conforman las válvulas de expansión electrónica
Las válvulas de expansión electrónica están compuestas de un cuerpo, solenoide, controlador, sensor de presión y sensor de temperatura. Todas estas partes son imprescindibles para su funcionamiento. A continuación, hablaremos con más detalle de cada una de estas partes.
Cuerpo de las válvulas de expansión electrónica
El cuerpo de las válvulas de expansión electrónica está construido en latón o acero inoxidable, y es muy parecido al cuerpo de las válvulas VET. Esta parte va soldada justo a la entrada del evaporador. Dentro del cuerpo se encuentra el orificio graduado, filtro de refrigerante, asiento de la válvula, vástago y obturador. Todos estos elementos están en contacto directo con el refrigerante, regulando el flujo y la presión del mismo.
Solenoide de las válvulas de expansión electrónica
Esta es la parte eléctrica que permite comandar el vástago y el obturador, que están en el interior del cuerpo de la válvula. El solenoide mueve el vástago y el obturador, mediante la fuerza de un campo magnético. Normalmente, el solenoide va insertado en la parte superior del cuerpo de la válvula VEE, pero no está en contacto directo con el interior del cuerpo.
El solenoide está compuesto de espiras de alambre de cobre esmaltado, las cuales producen un campo magnético, cuando conducen una corriente eléctrica. Por tanto, el solenoide debe conectarse a una fuente eléctrica externa, empleando cables, para poder producir dicho campo magnético.
Controlador de las válvulas VEE
Este controlador es un dispositivo electrónico programable especialmente diseñado para producir una salida eléctrica de voltaje, con una amplitud y frecuencia determinada. El voltaje de salida del mismo se emplea principalmente para activar el solenoide de las válvulas VEE. Sin embargo, también tiene otras salidas eléctricas para activar o desactivar el compresor del sistema de refrigeración industrial, alarmas, lámparas, etc.
Las señales eléctricas de los sensores de temperatura y presión son conectadas a las entradas del controlador. Luego, el software del controlador procesa dichas señales de entrada, para generar las salidas del controlador mencionadas anteriormente.
El controlador dispone de un display para mostrar la temperatura y presión del sistema. Además, el display muestra los parámetros que están programados en el controlador y facilita el cambio de los mismos, gracias a un teclado adyacente. Normalmente, el controlador se instala fuera del cuarto frío, en un sitio accesible y cómodo.
Transductores de presión y temperatura
Los transductores de presión y temperatura son dispositivos que convierten dichas variables físicas en salidas eléctricas, las cuales se llevan por cables hasta el controlador. Por tanto, estos dispositivos están en contacto directo con cada evaporador del sistema de refrigeración industrial o comercial.
La temperatura de cada evaporador se toma con transductores del tipo NTC, PTC, PT-1000, etc., dependiendo de las especificaciones técnicas que exija el controlador. Por otro lado, la presión es tomada con un sensor ratiométrico, el cual la transforma en una señal de voltaje proporcional.
¿Qué ventajas ofrecen las válvulas electrónicas a un sistema de refrigeración industrial?
Las ventajas de las válvulas de expansión electrónica, con relación a las más antiguas VET (TXT), son muy amplias. En primer lugar, ofrecen un control de temperatura y presión mucho más rápido, estable y preciso, asegurando la óptima preservación de bebidas, carnes, frutos, etc. Además, también disminuyen los ciclos de arranque y parada de los compresores.
El control preciso de temperatura y presión, en cada evaporador, mantiene el sobrecalentamiento del refrigerante en valores más óptimos. Esto conlleva a un ahorro energético aproximado del 12 %, lo cual amortiza automáticamente los gastos asociados a la implantación de este tipo de control.
Por otra parte, las válvulas de expansión electrónica facilitan grandemente la calibración y supervisión de dichas válvulas, en comparación a las antiguas VET. En este sentido, el técnico no tiene que entrar al cuarto frío donde está el evaporador, sino que lo hace a distancia, empleando el controlador.
Tipos de válvulas de expansión electrónica
Existen básicamente dos tipos de válvulas electrónicas de expansión. Estas son las válvulas electrónicas de modulación de ancho de pulso y las válvulas electrónicas de paso a paso. Cada una tiene un diseño diferente de cuerpo, solenoide y controlador electrónico. Por tanto, tienen un funcionamiento diferente para regular el flujo de refrigerante en los evaporadores.
Válvulas electrónicas de modulación de ancho de pulso
El cuerpo de estas válvulas electrónicas de modulación de ancho de pulso es similar a una típica válvula solenoide de apertura o cierre, del tipo todo o nada (on-off). Por tanto, la regulación de flujo de refrigerante se hace enviando pulsos eléctricos al solenoide de la válvula, desde el controlador. Estos pulsos tienen una duración variable (duty cycle), en función de la cantidad de flujo que se quiera inyectar. Normalmente, estos pulsos eléctricos pueden tener una duración entre 1, 2, 3, 4, 5 y 6 segundos, repitiéndose periódicamente cada 6 segundos.
Válvulas electrónicas de paso a paso
Las válvulas electrónicas de paso a paso son más precisas que las de modulación de ancho de pulso. Además, no tienen el inconveniente de producir golpes de ariete en la tubería de refrigerante, lo cual es típico de las de modulación de ancho de pulso.
El cuerpo de estas válvulas tiene un rotor de imanes permanentes en su interior. Por tanto, el movimiento inicial es de rotación. Sin embargo, el vástago va roscado en el cuerpo de la válvula, transformando la rotación en un movimiento lineal de entrada o salida. Este último movimiento del vástago regula finalmente el flujo de refrigerante.
Por otra parte, el solenoide de estas válvulas también es diferente al de las de modulación de ancho de pulso. Este solenoide tiene dos devanados internos, los cuales se excitan en tiempos diferentes para crear un campo magnético giratorio, en un sentido u otro.
Finalmente, el controlador también funciona de manera diferente, produciendo una señal eléctrica distribuida en 5 cables, los cuales van conectados al solenoide.
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refrigeración?
La implementación exitosa de válvulas de expansión electrónica depende de un procedimiento técnico integral, que comienza con una evaluación de los evaporadores del sistema. Por tanto, es importante contar con una asesoría especializada en evaporadores. En este sentido, en Intersam somos una empresa especialista en diseño y fabricación de evaporadores industriales. Contáctenos y busque nuestra asesoría, antes de instalar las válvulas electrónicas, para que asegure una implementación sin inconvenientes.