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RICERCA GUASTI NELLE VALVOLE DI ESPANSIONE TERMOSTATICHE
Ecco il sistema corretto per analizzare ed individuare eventuali guasti in un sistema con valvole di espansione termostatiche TXV per il controllo del flusso di refrigerante.

A. Maier USA 

Con la futura entrata in vigore in Europa di direttive e regolamentazioni piu’ stringenti per il controllo dell’efficienza energetica negli impianti di refrigerazione e condizionamento (mentre in Stati Uniti gia’ sono in vigore dal 2007 delle regolamentazioni denominate 13 SEER), quasi ogni produttore, di impianti di condizionamento split  ad uso residenziale , che non lo avesse gia’ fatto, passera’  alle valvole di espansione termostatiche ( TXV) per controllare il flusso con cui il refrigerante arriva all’evaporatore. La TXV permette infatti di ottenere un sistema più efficiente dal punto di vista energetico perché mantiene l’evaporatore prossimo al surriscaldamento ottimale per tutte le condizioni operative  e permette al sistema di riprendere le condizioni ottimali dopo un’interruzione.

Benché la TXV offra molti vantaggi dal punto di vista operativo, è vista con sospetto da coloro che non la conoscono e viene spesso sostituita senza che ve ne sia la necessità. La TXV ha una sola funzione, quella di regolare il flusso del refrigerante liquido nell’evaporatore in quantita’ proporzionale a  quanto refrigerante evapora e diventa quindi gas nell’evaporatore. Facendo riferimento alla temperatura del gas refrigerante che esce dall’evaporatore e alla pressione nell’evaporatore, la TXV è in grado di controllare il gas che esce dall’evaporatore ad un determinato surriscaldamento. Il surriscaldamento è la temperatura del vapore al di sopra della sua temperatura di saturazione . Viene valutato misurando la temperatura reale  all’uscita dell’evaporatore e sottraendo la temperatura che corrisponde alla pressione di evaporazione (temperatura che si puo’ leggere sul manometro di bassa pressione). Al fine di ricercare correttamente i guasti su una TXV, per prima cosa è necessario sapere come funziona la valvola. Ci sono tre forze che governano il funzionamento di una TXV. Esse sono, P1, la pressione creata dal bulbo; P2 la pressione dell’evaporatore o dell’equalizzatore; e P3 la pressione equivalente a quella del surriscaldamento data dalla molla. La pressione P1 del bulbo corrisponde alla temperatura del refrigerante che esce dall’evaporatore. Dato che questa pressione aumenta, essa tende a muovere la valvola in una direzione aperta. Contraria a questa forza presente su un lato del diaframma e in direzione di chiusura, è la forza esercitata dalla pressione dell’evaporatore e quella esercitata dalla molla del surriscaldamento. La valvola assume una posizione stabile quando queste forze raggiungono un equilibrio ( P1= P2+P3).

Quando la temperatura del refrigerante che esce dall’evaporatore supera la sua temperatura di saturazione, che corrisponde alla pressione dell’evaporatore, la pressione presente nel bulbo aumenta spingendo  la valvola verso una posizione aperta. Al contrario, quando la temperatura del gas refrigerante che esce dall’evaporatore diminuisce, la pressione presente nel bulbo diminuisce e lo spillo della valvola si sposta in posizione chiusa. La regolazione del surriscaldamento della Valvola termostatica effettuata in fabbrica viene effettuata posizionando lo spillo della valvola che inizia a spostarsi dalla sua sede. Un ulteriore incremento del surriscaldamento permette alla valvola di aprirsi. Si tratta di un concetto importante in quanto significa che una valvola fissata a 5 gradi di surriscaldamento in fabbrica non manterrà un surriscaldamento a 5° ad un determinato carico . E’ inoltre necessario un incremento del surriscaldametno perché la valvola si muova alla capacità predeterminata.

Ci sono tre tipi  principali di guasti della TXV. La valvola potrebbe alimentare troppo refrigerante ( allagata); potrebbe alimentare troppo poco refrigerante (secca) o può alimentarne in modo alternato troppo o troppo poco (pendolamento). Questi problemi saranno analizzati di seguito.

Esso avviene quando la quantità di refrigerante alimentato all’evaporatore è maggiore di quella che può essere evaporata, con il liquido refrigerante che torna al compressore. I sintomi del flooding includono la presenza di brina al compressore, compressori molto rumorosi, surriscaldamento basso all’evaporatore e pressioni di aspirazione normali o più che normali. Le cause possono essere :

-compressore troppo piccolo o inefficiente: se la capacità del compressore è bassa, la pressione di aspirazione sarà più elevata di quella normale  e il surriscaldamento sarà più basso. Se pensate che si sia verificato questo problema, contattate il produttore del compressore;

-regolazione bassa del surriscaldamento. Sulle valvole regolabili esternamente, ruotate in senso orario per aumentare il surriscaldamento.

-umidità: l’umidità presente nel sistema può gelare nella TXV, impedendo alla valvola di funzionare. Se pensate che si sia verificato questo problema, installate un filtro sulla linea del liquido . E’ bene installare anche un indicatore dell’umidità affinché il tecnico possa monitorare il livello di umidità nel sistema.

-sporcizia. Qualunque materiale esterno che passa attraverso il filtro può bloccarsi all’interno della TXV ed impedirne la chiusura. Si consiglia di installare un filtro di alta qualità nel sistema per evitare che le particelle circolino e facciano funzionare male il sistema.

-perdita alla TXV. Se lo spillo e la sua sede non si posizionano correttamente, il refrigerante liquido passa attraverso la valvola. Se in seguito ad un controllo si vede che ciò è dovuto alla presenza di sporcizia, la TXV può essere pulita e rimessa in servizio. Le varie parti potrebbero essere danneggiate a causa della corrosione. In questo caso la valvola dovrà essere sostituita.

-Valvola troppo grande. Accertatevi di installare la valvola consigliata dal produttore . Una valvola troppo grande permette un’alimentazione troppo ingente dell’evaporatore.

-Posizione scorretta del bulbo: il bulbo dovrebbe essere collegato orizzontalmente alla linea dell’aspirazione, immediatamente dopo l’uscita dell’evaporatore. Dovrebbe essere collocato in prossimità al collegamento dell’equalizzatore ma prima di questo. Il bulbo deve essere ben collegato al tubo di aspirazione per mantenere un buon contatto termico. Inoltre, il bulbo non deve essere influenzato da fonti esterne di calore.

Avviene quando la quantità di refrigerante all’evaporatore evapora molto prima dell’uscita. I sintomi sono insufficiente capacita’ frigorifera, temperatura  di carico maggiore di quella desiderata, surriscaldamento elevato all’uscita dell’evaporatore e pressione di aspirazione bassa. Le cause sono.

-umidità: la presenza di umidità all’interno del sistema può causare congelamento e far funzionare male la valvola. Se avviene ciò, installate un filtro disidratatore di alta qualità sulla linea del liquido . E’ bene installare anche un indicatore dell’umidità in modo che il tecnico possa monitorare il livello di umidità all’interno del sistema.

-sporcizia: qualunque materiale estraneo che passa attraverso il filtro all’entrata può incastrasi tra le varie parti della valvola TXV impedendone la chiusura corretta. In questo caso bisogna installare un filtro asciugatore affinché la sporcizia non circoli nel sistema.

-delta P (pressione) insufficiente attraverso la valvola: se la caduta di pressione attraverso la valvola è troppo bassa la capacità della valvola viene ridotta. Ciò avviene quando la pressione a monte della valvola fluttua a causa delle basse tmperature in ambiente. In questo caso è necessario aumentare la pressione a monte della valvola o sostituire la valvola con una valvola con una maggiore capacità.

-sistema con carica refrigerante  insufficiente. Se il sistema ha una carica troppo bassa, allora il surriscaldamento è  alto, la pressione all’aspirazione è bassa e il sistema non raffredda abbastanza. L’installazione di una spia di liquido appena prima della TXV è il modo migliore per effettuare una verifica. La presenza di bolle indica che la carica del sistema è troppo bassa. Nei sistemi di condizionamento residenziale , i produttori forniscono una tabella che indica quali pressioni sono corrette in riferimento a quale e’ la condizione di lavoro della macchina. Queste tabelle possono essere utilizzate per determinare se la carica del  sistema è corretta. Inoltre, misurate il sotto raffreddamento all’entrata della TXV. Se non si verifica nessun sottoraffreddamento del liquido , questa e’ una riprova che la carica è troppo bassa.

-flash gas all’entrata della TXV. Qualunque restringimento nella linea del liquido, tubo che porta all’entrata della TXV causa un calo della pressione e la formazione di flash gas. Siccome la densità del gas è minore di quella del liquido refrigerante, si ha gas che entra nella valvola e la capacità si riduce causando alto surriscaldamento e ridotto flusso di refrigerante. Il flash gas può essere individuato nei modi seguenti:

1. controllate che non vi siano brina o umidità sulla linea del liquido. Quando si forma il flash gas, l’area attorno a dove avviene  si raffredda. Dato che la linea del liquido in genere è calda , un punto freddo rappresenta la presenza di un restringimento.

2. Se è installata una spia del liquido, una scia continua di bolle può indicare una carica bassa o la presenza di gas nella linea del liquido; e

3. controllate il sotto raffreddamento. Se il liquido sottoraffreddato è presente all’uscita del condensatore ma non all’entrata dell’evaporatore allora  determinate dove avete avuto perdite  nel sotto raffreddamento. In alcuni casi, la linea del liquido potrebbe essere sottodimensionata od il liquido potrebbe essere andato perso  nello scambiatore di calore in aspirazione, causando una perdita nel sottoraffreddamento.

-Linea dell’equalizzatore tappata: Se la linea dell’equalizzatore è tappata, la pressione al di sotto del diaframma può essere più elevata della pressione dell’evaporatore, causando la chiusura parziale della valvola. Per ovviare questo problema, sostituite o riparate la linea dell’equalizzatore.

-Valvola troppo piccola: controllate che le dimensioni della valvola siano correttamente dimensionate per il  sistema. In caso di problemi sostituitela con quella della dimensione corretta.

-Surriscaldamento troppo elevato: sulle valvole regolabili dall’esterno, regolare il flusso  in senso antiorario per diminuire il surriscaldamento.

-Calo di passaggio di refrigerante o perdita parziale della carica: se il flusso di refrigerante ha perso tutta o una parte della carica, essa non genererà abbastanza pressione da aprire la valvola. Un tecnico è in grado di verificare questa situazione sul campo tenendo il bulbo in mano e monitorando le condizioni operative del sistema. Il calore della mano dovrebbe aumentare la pressione aumentando il flusso del refrigerante e la pressione di aspirazione. Se non si verifica alcun cambiamento, la valvola potrebbe aver perso la sua carica. Questa tecnica è valida solo se il sistema viene caricato correttamente e la valvola ha un refrigerante di elevata qualità e purezza in ingresso.

-Effetto ambientale: alcune TXV hanno cariche speciali progettate per limitare la massima pressione operativa del sistema. Quest’ultime sono progettate con una “W” nel codice della carica seguito da un numero , per esempio, HW100. Con cariche di questo tipo, il bulbo deve essere sempre più freddo rispetto al refrigerante in ingresso o al corpo della valvola. Diversamente la carica può migrare dal bulbo all’ingresso causando una perdita del controllo

-Filtro intasato: la presenza di sporcizia nel refrigerante che conduce alla valvola può intasare il filtro. In questo caso, rimuovete e pulite i filtri e montate un filtro ad alta capacità sulla linea del liquido in modo da evitare il problema.

Questo fenomeno si verifica quando la TXV si apre e si chiude alternativamente, causando fluttuazioni nel surriscaldamento. Ciò può essere causato dalla differenza dei tempi di risposta del sistema e della TXV. Sono stati predisposti diversi tipi di cariche con varie costanti temporali per minimizzare questo effetto ma vi sono anche altri fattori come un improvviso cambiamento del carico o condizioni di lavoro a basso carico. Le cause possono essere:

-         valvola troppo grande per l’applicazione: una valvola troppo grande per l’applicazione , tende a creare questo problema. Se si sospetta che si sia verificato questo fatto, sostituite la valvola con una valvola dalle dimensioni corrette.

-         distribuzione del refrigerante: sui sistemi muniti di distributori sugli evaporatori è abbastanza comune avere circuiti con carichi e circuitazioni largamente differenti .

Questo può risultare in alcuni circuiti occasionalmente troppo alimentati da permettere al refrigerante liquido di  raggiungere il bulbo. Ciò ovviamente chiude la TXV fino al raggiungimento del surriscaldamento stabilito; in questo  caso poi si riaprirà nuovamente. Se si verifica questo problema, bisogna eliminare il problema alla distribuzione.

-         regolazione del surriscaldamento: il surriscaldamento delle TXV è fissato in fabbrica in modo da funzionare correttamente sulla maggior parte dei sistemi. A volte, tuttavia, il valore fissato in fabbrica deve essere nuovamente regolato . Nella maggior parte dei casi, del aumentare il  surriscaldamento diminuisce il problema del pendolamento. Se eseguite la regolazione  in senso orario, aumentate il surriscaldamento.

-         Umidità: la presenza di umidità all’interno del sistema può far congelare la TXV e far funzionare male la valvola. Quando l’umidità congela e poi si scioglie, il surriscaldamento varia in modo disordinato. L’utilizzo di un filtro di alta qualità sulla linea del liquido è raccomandato per prevenire questo problema.