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SELECCIÓN DE UNA VALVULA DE EXPANSIÓN ELECTRONICA (VEE)

EJEMPLO 1: Selecciona una válvula de expansión electrónica de tipo pulsante, modelo AKV del fabricante Danfoss. Para ello son conocidos los siguientes valores de la instalación: • •

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Refrigerante: R-404A Capacidad del evaporador: 30 kW Temperatura de condensación: +35 º C (Pc = 15 bar) Temperatura de evaporación: -20 º C (Pe = 2 bar) Subenfriamiento total: 10 K La caída de presión en tubería de líquido, distribuidor y evaporador, de 1,1 bar

SOLUCCION:

1. La caída de presión a través de la válvula se calcula como la diferencia entre la presión de condensación y la suma de la presión de evaporación más otras pequeñas caídas de presión en la tubería de líquido, el distribuidor y el evaporador. Esto es:

∆Pválvula = Pc - (Pe + ∆p) = 15 - (2 + 1,1)= 11,9 bar 2. Corrección para tener en cuenta el subenfriamiento: Si el subenfriamiento es superior a 4K, es necesario corregir la capacidad del evaporador. Utiliza el factor de corrección real indicado en la tabla 1.

Tabla 1: Factores de corrección en función del subenfriamiento del sistema (Catalogo Danfoss)

Multiplique el factor de corrección por la capacidad del evaporador para obtener la capacidad corregida. Capacidad corregida = capacidad del evaporador x factor de corrección

La capacidad corregida se utilizará en la sección “determinación del tamaño de la válvula”. Un subenfriamiento escaso puede producir la aparición de gas (Flash-gas) en la tubería de líquido.

En nuestro ejemplo el factor de corrección para el R-404A con 10 K de subenfriamiento es de 0,91, luego: Capacidad corregida = 30 x 0.91= 27,3 kW.

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3. Corrección para la temperatura de evaporación (Te): Según la aplicación a la que se destine la VEE debes tener en cuenta un sobredimensionamiento, sobre todo en sistemas de baja temperatura. Por lo tanto, el grado de apertura de la válvula debe estar entre el 50 y el 75% mientras está regulando. De esta manera se asegura que la válvula tenga una gama de regulación suficientemente amplia de manera que pueda trabajar con variaciones de carga entorno al punto de trabajo normal. En la tabla 2 se indican los factores por los que debes multiplicar la capacidad de la VEE, en base a la temperatura de evaporación.

Tabla 2: Factor de corrección en función de la temperatura de evaporación (Catalogo Danfoss).

Como la VEE que vas a utilizar trabajará con una temperatura de evaporación de – 20 ºC, deberás tomar 1,2 como “factor de corrección para la temperatura de evaporación” (ver tabla 2). La capacidad sobredimensionada será entonces de: Capacidad sobredimensionada = 1,2 x 27,3 kW = 32,8 kW.

4. Determinación del tamaño de la válvula: A diferencia de las válvulas de expansión termostática, la capacidad de las válvulas de expansión electrónicas indicadas en las tablas, muestran la capacidad máxima posible cuando la válvula esta totalmente abierta. Para elegir la VEE debemos tener en cuenta, la caída de presión en extremos de la VEE (11,9 bar) y la capacidad corregida (32,8 kW). Con ambos valores acudimos a la tabla 3 para el refrigerante 404A y determinamos el orifício de la válvula.

Tabla 3: Selección de una VEE del tipo AKV (Catalogo Danfoss)

La selección corresponde con la válvula AKV 15-2, esto es, una AKV15 con orificio 2. Como vemos en la tabla 3, esta VEE presenta una capacidad de 33,9 kW cuando está abierta permanentemente (recuerda es una válvula de expansión pulsante, solo tiene dos posiciones, cerrada o abierta).

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5. Tubería de líquido correctamente dimensionada: Para obtener un suministro correcto de líquido para la válvula AKV, hay que dimensionar correctamente la tubería de líquido que la conecta. La velocidad del líquido no debería exceder de 1 m/s, de esta forma limitamos la caída de presión en la línea de líquido (no hay subenfriamiento) y las pulsaciones en la línea de líquido. El dimensionamiento de la línea de líquido la debes basar en la capacidad de la válvula y en la pérdida de presión a la cual trabaja (ver tabla 4).

Tabla 4: Dimensionamiento de la tubería de líquido para la VEE. Capacidades y tamaño de tubería (Catalogo Danfoss)

En nuestro ejemplo, el diámetro de la línea de líquido para la válvula seleccionada, tipo AKV15-2, esto es, una válvula AKV15 con orificio 2 y una caída de presión en sus extremos de 11,9 bar; resulta, según la grafica de la tabla 4, de 22 mm (7/8”) de tubería de cobre.

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EJEMPLO 2: Seleccionar una válvula de expansión electrónica de tipo pulsante modelo EX2 del fabricante Alco Controls. Para ello son conocidos los siguientes valores de la instalación:

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Refrigerante: R-404ª. Capacidad del evaporador: 3 kW. Temperatura de condensación: +35 º C (pc = 15 bar). Temperatura de evaporación: -20 º C (pe = 2 bar). Subenfriamiento total: 10 K. Caída de presión en la tubería de líquido, distribuidor y evaporador: 1,1

bar. SOLUCCION: Las condiciones en las que se han obtenido las capacidades frigoríficas nominales, por parte del fabricante, están recogidas en la tabla 5.

Tabla 5: Condiciones en las que se han obtenido los valores nominales de capacidad frigorífica (catalogo Alco Controls)

Para seleccionar la válvula de expansión electrónica en otras condiciones de trabajo, tienes que determinar los correspondientes factores de corrección que figuran en la siguiente formula: Qn = Qo x Kt x K∆p Qn : Capacidad nominal de la válvula Qo : Capacidad de enfriamiento requerida Kt : Factor de corrección de temperatura de evaporación y de líquido K∆p : Factor de corrección de caída de presión en la válvula Para calcular estos dos factores de corrección Kt y K∆p, debes acudir a la tabla 6.

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Tabla 6: Determinación de los parámetros Kt y K∆p (catalogo Alco Controls)

Con la temperatura del liquido a la entrada de la válvula de expansión y la temperatura de evaporación, determinas Kt, esto es, al ser la temperatura de condensación de 35 ºC y el subenfriamiento de 10K, tenemos que la temperatura del liquido a la entrada de la válvula de expansión será de 25 ºC, luego según tabla 6, Kt = 0,92. Así mismo, para que puedas hallar K∆p, debes calcular la caída de presión en extremos de la VEE.

∆Pválvula = Pc - (Pe + ∆p) = 15 - (2 + 1,1)= 11,9 bar Por lo tanto, para esta caída de presión de 12 bar aproximadamente, le corresponde un valor del factor de corrección K∆p = 0,94. Luego la potencia con la que debemos elegir la EX2, deberá ser de: Qn = Qo x Kt x K∆p = 3, x 0,92 x 0,94 = 2,6 kW Con este valor de la potencia nominal, vas a la tabla 7 y según el refrigerante utilizado (R-404A) y la potencia nominal Qn, determinamos el orificio. Sin embargo, en el caso de las válvulas EX2, los datos que figuran en la tabla 7, muestran la capacidad con la válvula abierta al 100%. Así pues, en el caso de que selecciones la VEE para una potencia de 2,6 kW, la citada válvula se encontrará abierta continuamente durante todo el ciclo de modulación y no tendrá margen de regulación. Con todo esto, el fabricante recomienda seleccionar las válvulas EX2 para trabajar a cargas parciales comprendidas entre el 50 y el 80%, para que de esta forma se puedan compensar las posibles fluctuaciones y los picos de carga del sistema. Esto supondrá sobredimensionar la capacidad de la VEE entre un 50 y un 20% para obtener el orificio apropiado, esto es: Qn = 2,6 x 1,2 kW = 3.1 kW Qn = 2,6 x 1,5 kW = 3,9 kW Así pues, el orificio a elegir deberá corresponder con una capacidad comprendida entre 3,1 y 3,9 kW. Como verás en la tabla 7, la mejor opción será aproximadamente un orificio 2, esto es, la VEE tipo EX0-002, ya que para un orificio 3 saldría mucho del intervalo. En este caso la VEE estaría sobredimensionada un 15 %.

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