Válvulas de control reguladoras de la presión

Puede pensarse que cuanto más fría esté una cámara frigorífica tanto mejor se conservarán los alimentos, sin embargo basta con darse una vuelta por un supermercado para comprobar que esto no es así: muchos productos de charcutería, hortalizas, líquidos, etc., se conservan a temperaturas moderadas, sin llegar a la congelación.
Como ya sabemos, la temperatura de la cámara puede ser controlada mediante el termostato, pero ¿evita este dispositivo que se alcancen bajas temperaturas en el evaporador?
Por otra parte, para que la condensación pueda llevarse a cabo de forma eficaz es necesario que el refrigerante se encuentre a mayor temperatura que el medio de condensación; controlar su temperatura equivale a controlar su presión; ¿existe algún dispositivo capaz de hacerlo?

Si se intercala una válvula en el circuito frigorífico y se mantiene cerrada, el compresor absorberá todo el refrigerante que se encuentre a la salida de la válvula y lo enviará a la entrada de la misma tras haber dado la vuelta completa al circuito frigorífico; esto ocasionará una bajada de la presión tras la válvula y una subida a su entrada. Este efecto es aprovechado para lograr presiones más bajas o más elevadas en ciertos tramos del circuito frigorífico, intercalando válvulas que se mantienen cerradas hasta que la presión descienda o ascienda. Las válvulas utilizadas para este fin reciben el nombre de reguladores de presión.
Los reguladores de presión establecen un límite a la presión del refrigerante, ya sea por encima o por debajo de un valor previamente regulado. Como se ha dicho en el párrafo anterior, la presión puede seguir una progresión descendente (después del regulador) o ascendente (antes del regulador), y por eso existen dos tipos de válvulas: las que impiden la bajada de la presión más allá de cierto valor prefijado, y las que impiden la subida por encima de cierto valor también prefijado. Ambos tipos serán objeto de estudio en este capítulo, junto con otros componentes cuyas características y funcionamiento también se detallan.

La figura muestra una instalación frigorífica en la que un solo compresor suministra refrigerante a dos cámaras frigoríficas con distinta temperatura: la cámara superior tiene una temperatura más alta que la inferior.
Regulador de presión de condensación (4). Esta válvula tiene la función de mantener constante la presión de condensación, controlando para ello el caudal de refrigerante que sale del condensador.
El refrigerante entra en el regulador por la parte inferior (a) y se encuentra con el obturador (b), el cual permanecerá cerrado mientras la presión del refrigerante sea inferior a la ejercida por el resorte (c). Puesto que el compresor sigue enviando refrigerante hacia el condensador, es previsible que la presión suba antes del regulador. Cuando la presión supere ligeramente a la del resorte, el obturador se abrirá y dejará pasar refrigerante hacia el recipiente de líquido.
Para regular la presión de condensación se actúa manualmente sobre el tornillo de regulación (d), al cual se accede quitando previamente la tapa superior (e). El tornillo de regulación permite aumentar o disminuir la presión ejercida por el resorte. La presión regulada puede ser medida con exactitud si se acopla un manómetro a la toma manométrica (f).
Es importante mencionar que la presión existente a la salida de la válvula no influye en su funcionamiento debido a que el disco (g) tiene la misma superficie que el obturador (b) y, por tanto, el refrigerante ejercerá la misma fuerza en ambos sentidos.

Regulador de presión diferencial (5). El líquido del recipiente es aspirado por el compresor a través de la válvula de expansión; pero en los momentos en los que el regulador de presión de condensación se encuentra cerrado, esta aspiración no puede llevarse a efecto; ello es debido a que, al descenderel nivel en el recipiente, se origina un vacío que impide la salida del líquido. Para evitar este vacío, que dejaría sin alimentación al evaporador, el regulador de presión diferencial permite la entrada de vapor al recipiente cuando la presión baja en su interior.

 

Válvula de retención (12). Debido a que la presión del refrigerante es más baja en el evaporador más frío, se instala a su salida una válvula de retención que impida la entrada de refrigerante procedente del evaporador más caliente. Esta válvula consta de un obturador de disco que se asienta sobre la entrada de la válvula mediante un muelle; cuando la presión a la entrada de la válvula supera a la de salida, el obturador se abre dejando pasar refrigerante.
Si la presión a la salida es mayor que a la entrada, el obturador será empujado hacia su asiento impidiendo el retorno de refrigerante hacia el evaporador de menor temperatura. El muelle de esta válvula ejerce una fuerza muy pequeña contra el disco, pues debe ofrecer la menor oposición al paso de refrigerante cuando éste circula en la dirección correcta.

Regulador de presión de evaporación (16). Cuando un mismo compresor alimenta a dos evaporadores instalados en paralelo, como en el caso que nos ocupa, produce en ellos la misma presión de baja, y en consecuencia la misma temperatura de evaporación. Para lograr distintas temperaturas en ambas cámaras se recurre a los termostatos, los cuales cierran el paso de refrigerante al evaporador una vez alcanzada la temperatura deseada en la cámara.
Es evidente que estas paradas serán más frecuentes en la cámara de mayor temperatura.
Pero el termostato no evita la baja temperatura del evaporador. El aire saldrá de ambos evaporadores a la misma temperatura, y circulará a través del género almacenado en la cámara, pudiendo deteriorarlo si éste no admite bajas temperaturas (los líquidos, por ejemplo).
Para evitar corrientes de aire a una temperatura indeseadamente baja en la cámara de mayor temperatura, se instala un regulador de presión que evite que la presión en el evaporador descienda del valor deseado. Este regulador es constructivamente igual al de condensación, y ambos tienen el mismo funcionamiento.

Regulador de arranque (17). Las presiones de aspiración elevadas producen sobrecarga en el motor del compresor. Cuando se pone en marcha una instalación que ha estado parada durante un tiempo, su temperatura y presión de evaporación son más altas que las que correspondenal funcionamiento normal, lo cual origina que la intensidad que circula por el motor sea más elevada. Este efecto es aún más acusado en aquellas instalaciones que funcionan a baja temperatura o cuando el arranque se produce tras un desescarche .
Para evitar que el compresor funcione con una presión de aspiración elevada, se ha instalado un regulador de arranque, el cual dispone de un obturador que se abre cuando la presión a la entrada del compresor está por debajo del valor regulado en ella; la presión existente a la entrada del regulador —presión de evaporación— no afecta a su funcionamiento.

VÁLVULA DE CONTROL DE ASPIRACIÓN (KVL):
Este tipo de válvulas regula la presión de aspiración del compresor cuando ésta supera ciertos valores que podrían sobrecargar el compresor.
Normalmente se calculan los compresores para que trabajen a régimen. En el momento que se pone en marcha por primera vez, introducimos una carga térmica muy grande o sale de un desescarche, la válvula de expansión se abre a tope para poder regar el evaporador. Éste, al estar caliente produce la total evaporación del refrigerante aumentando la presión de evaporación. Si esta sobrepresión se prolonga se dispararía el protector térmico del compresor.
Con la válvula KVL podemos evitar que al compresor le llegue tanta presión de aspiración en las arrancadas limitando la presión.
Por ejemplo en una instalación con R-22 si la cámara tiene 20ºC la presión de aspiración sería de 5 bar, esta presión es elevada para el compresor que tenemos instalado, entonces con la ayuda de un manómetro regulamos la válvula para tener una presión máxima de evaporación de 2bar.
La válvula mientras tenga una presión superior a 2 bar ira cerrando para limitarla, en el momento que la máquina trabaje a régimen y consigamos una presión inferior a 2 bar la válvula no actúa.
Se debe instalar lo más cercano posible del compresor.

VÁLVULAS DE CONTROL DE CONDENSACIÓN (KVR, KVD):
La válvula KVR se coloca a la salida del condensador para aumentar la presión de condensación cerrando el paso de refrigerante.
Hasta que no alcanza la presión a la cual la hemos ajustado no abre y por lo tanto llenamos el condensador de líquido haciéndolo más pequeño.
De esta manera aumentamos la presión pero también dejamos el calderín sin presión. Para evitar esto se coloca también junto a ésta una KVD (la cual tiene el mismo aspecto que la KVR) que inyecta gas caliente al calderín.
Normalmente mantiene 1bar por debajo de la presión de la línea de líquido.
Las KVD se usa también para aumentar la presión de alta comunicando la alta con la baja para aumentar la presión de descarga.
En verano no actúa ninguna de las dos válvulas.

 

Información de Danfoss sobre las válvulas KVD

VÁLVULA DE CONTROL DE EVAPORACIÓN (KVP):
Se coloca en la línea de aspiración justo después del evaporador para regular la presión de evaporación.
Se utiliza normalmente en el caso que tengamos un compresor con varios evaporadores y en estos quedamos conseguir temperaturas diferentes.
La válvula regula el paso de refrigerante para conseguir la presión correspondiente a la temperatura que quedamos conseguir en la cámara aunque el compresor aspire por debajo de ésta.
Por ejemplo, si el compresor aspira a 0,6 bar la válvula la regulamos a 2,5bar para conseguir la temperatura deseada en el recinto a enfriar.
El tornillo de regulación de estas válvulas opone una resistencia al paso del refrigerante desde 0,5 hasta 5 bar. Es igual que la KVR pero trabajan en un margen diferente de presiones.