Los dispensadores capilares se utilizan principalmente en aplicaciones domésticas y comerciales pequeñas donde la carga de calor en el evaporador es algo constante.Estos sistemas también tienen caudales de refrigerante más bajos y normalmente utilizan compresores herméticos.Los fabricantes utilizan capilares por su simplicidad y bajo coste.Además, la mayoría de los sistemas que utilizan capilares como dispositivo de medición no requieren un receptor de lado alto, lo que reduce aún más los costos.
Los tubos capilares no son más que tubos largos de pequeño diámetro y longitud fija instalados entre el condensador y el evaporador.En realidad, el capilar mide el refrigerante desde el condensador hasta el evaporador.Debido a su gran longitud y pequeño diámetro, cuando el refrigerante fluye a través de él, se produce fricción del fluido y caída de presión.De hecho, a medida que el líquido subenfriado fluye desde el fondo del condensador a través de los capilares, parte del líquido puede hervir mientras experimenta estas caídas de presión.Estas caídas de presión hacen que el líquido esté por debajo de su presión de saturación a su temperatura en varios puntos a lo largo del capilar.Este parpadeo se produce por la expansión del líquido cuando baja la presión.
La magnitud de la inflamación del líquido (si la hay) dependerá del grado de sobreenfriamiento del líquido del condensador y del propio capilar.Si se produce flasheo de líquido, es deseable que el flash esté lo más cerca posible del evaporador para garantizar el mejor rendimiento del sistema.Cuanto más frío esté el líquido del fondo del condensador, menos líquido se filtrará a través del capilar.El capilar generalmente se enrolla, se pasa a través o se suelda a la línea de succión para un subenfriamiento adicional para evitar que el líquido en el capilar hierva.Debido a que el capilar restringe y mide el flujo de líquido hacia el evaporador, ayuda a mantener la caída de presión requerida para que el sistema funcione correctamente.
El tubo capilar y el compresor son los dos componentes que separan el lado de alta presión del lado de baja presión de un sistema de refrigeración.
Un tubo capilar se diferencia de un dispositivo dosificador de válvula de expansión en que no tiene partes móviles y no controla el sobrecalentamiento del evaporador bajo ninguna condición de carga de calor.Incluso en ausencia de piezas móviles, los tubos capilares cambian el caudal a medida que cambia la presión del sistema del evaporador y/o del condensador.De hecho, sólo logra una eficiencia óptima cuando se combinan las presiones en el lado alto y bajo.Esto se debe a que el capilar funciona aprovechando la diferencia de presión entre los lados de alta y baja presión del sistema de refrigeración.A medida que aumenta la diferencia de presión entre los lados alto y bajo del sistema, aumentará el flujo de refrigerante.Los tubos capilares funcionan satisfactoriamente en una amplia gama de caídas de presión, pero generalmente no son muy eficientes.
Dado que el capilar, el evaporador, el compresor y el condensador están conectados en serie, el caudal en el capilar debe ser igual a la velocidad de bombeo del compresor.Es por eso que la longitud y el diámetro calculados del capilar a las presiones de evaporación y condensación calculadas son críticos y deben ser iguales a la capacidad de la bomba en las mismas condiciones de diseño.Demasiadas vueltas en el capilar afectarán su resistencia al flujo y luego afectarán el equilibrio del sistema.
Si el capilar es demasiado largo y resiste demasiado, habrá restricción de flujo local.Si el diámetro es demasiado pequeño o se dan demasiadas vueltas al enrollar, la capacidad del tubo será menor que la del compresor.Esto provocará una falta de aceite en el evaporador, lo que provocará una baja presión de succión y un sobrecalentamiento severo.Al mismo tiempo, el líquido subenfriado fluirá de regreso al condensador, creando una altura más alta porque no hay un receptor en el sistema para contener el refrigerante.Con una altura más alta y una presión más baja en el evaporador, el caudal de refrigerante aumentará debido a la mayor caída de presión a través del tubo capilar.Al mismo tiempo, el rendimiento del compresor disminuirá debido a la mayor relación de compresión y la menor eficiencia volumétrica.Esto obligará al sistema a equilibrarse, pero a mayor altura y menor presión de evaporación puede provocar una ineficiencia innecesaria.
Si la resistencia capilar es menor que la requerida debido a un diámetro demasiado corto o demasiado grande, el caudal de refrigerante será mayor que la capacidad de la bomba del compresor.Esto dará como resultado una presión alta en el evaporador, un recalentamiento bajo y una posible inundación del compresor debido a un exceso de suministro del evaporador.El subenfriamiento puede caer en el condensador causando una baja presión de cabeza e incluso la pérdida del sello de líquido en la parte inferior del condensador.Esta altura baja y una presión del evaporador superior a la normal reducirán la relación de compresión del compresor, lo que dará como resultado una alta eficiencia volumétrica.Esto aumentará la capacidad del compresor, que puede equilibrarse si el compresor puede soportar el alto flujo de refrigerante en el evaporador.A menudo sucede que el refrigerante desborda el compresor, lo que provoca que éste falle.
Por las razones enumeradas anteriormente, es importante que los sistemas capilares tengan una carga de refrigerante precisa (crítica) en su sistema.Demasiado o muy poco refrigerante puede provocar un desequilibrio grave y daños graves al compresor debido al flujo de fluido o a la inundación.Para conocer el tamaño capilar adecuado, consulte al fabricante o consulte la tabla de tamaños del fabricante.La placa de identificación o placa de identificación del sistema indicará exactamente cuánto refrigerante requiere el sistema, generalmente en décimas o incluso centésimas de onza.
Con altas cargas de calor del evaporador, los sistemas capilares normalmente funcionan con un sobrecalentamiento alto;de hecho, un recalentamiento del evaporador de 40° o 50°F no es infrecuente con altas cargas de calor del evaporador.Esto se debe a que el refrigerante en el evaporador se evapora rápidamente y eleva el punto de saturación de vapor del 100 % en el evaporador, lo que le da al sistema una lectura de sobrecalentamiento alta.Los tubos capilares simplemente no tienen un mecanismo de retroalimentación, como una luz remota de válvula de expansión termostática (TRV), para indicarle al dispositivo de medición que está funcionando a un sobrecalentamiento alto y corregirlo automáticamente.Por lo tanto, cuando la carga del evaporador es alta y el sobrecalentamiento del evaporador es alto, el sistema funcionará de manera muy ineficiente.
Esta puede ser una de las principales desventajas del sistema capilar.Muchos técnicos quieren agregar más refrigerante al sistema debido a lecturas de sobrecalentamiento altas, pero esto solo sobrecargará el sistema.Antes de agregar refrigerante, verifique las lecturas normales de sobrecalentamiento con cargas bajas de calor del evaporador.Cuando la temperatura en el espacio refrigerado se reduce a la temperatura deseada y el evaporador está bajo una carga de calor baja, el sobrecalentamiento normal del evaporador suele ser de 5° a 10°F.En caso de duda, recoja el refrigerante, drene el sistema y agregue la carga de refrigerante crítica indicada en la placa de identificación.
Una vez que se reduce la carga térmica alta del evaporador y el sistema cambia a una carga térmica baja del evaporador, el punto de saturación del 100% del vapor del evaporador disminuirá en las últimas pasadas del evaporador.Esto se debe a una disminución en la tasa de evaporación del refrigerante en el evaporador debido a la baja carga de calor.El sistema ahora tendrá un recalentamiento normal del evaporador de aproximadamente 5° a 10°F.Estas lecturas normales de sobrecalentamiento del evaporador solo ocurrirán cuando la carga de calor del evaporador sea baja.
Si el sistema capilar se llena en exceso, se acumulará un exceso de líquido en el condensador, lo que provocará una altura elevada debido a la falta de un receptor en el sistema.La caída de presión entre los lados de baja y alta presión del sistema aumentará, lo que provocará que el caudal al evaporador aumente y que el evaporador se sobrecargue, lo que provocará un bajo sobrecalentamiento.Incluso puede inundar u obstruir el compresor, que es otra razón por la que los sistemas capilares deben cargarse estricta o precisamente con la cantidad especificada de refrigerante.
John Tomczyk is Professor Emeritus of HVACR at Ferris State University in Grand Rapids, Michigan and co-author of Refrigeration and Air Conditioning Technologies published by Cengage Learning. Contact him at tomczykjohn@gmail.com.
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