La entrada de refrigerante en estado líquido al evaporador es lo que produce el efecto frigorífico en el mismo. Es muy importante controlar la cantidad del refrigerante que ingresa en estado líquido al evaporador, para que de esta manera se evite la entrada de este en el compresor. El compresor no está diseñado para comprimir líquidos. En el peor escenario, la entrada de líquido al compresor, significará su rotura. Además, se debe controlar la correcta alimentación del evaporador con refrigerante en estado líquido para poder aprovechar toda la superficie del mismo.

Las válvulas de expansión termostáticas (VET) y los tubos capilares son los dispositivos de control principales que se utilizan en refrigeración. A continuación, examinaremos el funcionamiento de los dispositivos de control y de qué manera controlan las presiones y temperaturas en un sistema frigorífico.

Ubicación del dispositivo de control

Se ubica entre el condensador y el evaporador, y es justamente el elemento que divide la zona de alta y baja presión de un sistema frigorífico. Generalmente está ubicado en el interior del refrigerador, cámara o unidad a enfriar. Suele estar lejos del alcance visual y en ocasiones representa cierta dificultad el lograr acceder a este, sobre todo con la válvula de expansión termostática.

Función del dispositivo de expansión del refrigerante

La principal función del dispositivo de expansión es la de proporcionar refrigerante al evaporador en condiciones ideales para favorecer la absorción de calor. Para cumplir con este objetivo, este dispositivo de control debe ser capaz de transformar el refrigerante en estado líquido en pequeñas gotas a la entrada del evaporador, para que de esta manera se evapore más fácilmente. Debido a la acción de bombeo del compresor, el refrigerante en estado líquido es impulsado a atravesar un pequeño orificio, produciéndose una súbita caída de presión debido al estrangulamiento producido. La principal función del dispositivo de expansión es la de proporcionar refrigerante al evaporador en condiciones ideales para favorecer la absorción de calor.

En condiciones normales de funcionamiento, el evaporador estará alimentado con la cantidad suficiente de refrigerante en estado líquido para generar el efecto frigorífico necesario. En esta situación, el refrigerante llenará el evaporador y terminará evaporándose antes de ingresar al compresor. No obstante, cuando la carga a refrigerar o acondicionar varía, el dispositivo de expansión puede llegar a subalimentar o inundar el evaporador con refrigerante. Cuando la cantidad de refrigerante es poca, disminuye la eficiencia del evaporador; por otro lado, una sobrealimentación puede llegar a dañar el compresor.

Válvula de expansión termostática

Con el propósito de controlar de manera más eficiente la carga de refrigerante adecuada para el evaporador, se emplea la válvula de expansión termostática (VET). Su diseño es tal, que permite ajustar por sí sola el suministro de refrigerante al evaporador, de tal manera que a la salida del evaporador sólo se encuentre en estado gaseoso, evitando de esta manera la peligrosa entrada de refrigerante en estado líquido al compresor. Por otro lado, gracias al elemento termostático, la VET modifica la carga de refrigerante en el evaporador de acuerdo a las variaciones en la carga. La válvula de expansión termostática se usa principalmente en aplicaciones de refrigeración comercial.

Entre las ventajas de la válvula de expansión termostática podemos mencionar:

"Posee un excelente control de la capacidad frigorífica del evaporador al cumplir con la demanda que exige el evaporador.
"Promueve el funcionamiento correcto del evaporador previniendo la falta de refrigerante en el mismo, ante condiciones de cargas más altas.
"Previene la entrada de líquido al compresor, asegurando un mínimo recalentamiento bajo todas las condiciones de carga, si es que está correctamente configurado.

Desventaja de la válvula de expansión termostática:

"Comparado con el tubo capilar, la VET es mucho más cara y deben tomarse ciertas precauciones al realizar su instalación.

Tubo capilar

Otro dispositivo de expansión, es el tubo capilar. Aunque su función es similar a la válvula de expansión termostática, su principal diferencia es que el refrigerante atraviesa un orificio fijo. El tubo capilar no puede regular ni controlar la cantidad de refrigerante que ingresa al evaporador, ya que no posee la habilidad de la válvula de expansión termostática. Es por ello, que la carga de refrigerante en unidades que llevan este tipo de control, es muy crítica.

El tubo capilar posee un orificio fijo de pequeño diámetro que varía de 0.5 mm a 3 mm y su longitud puede variar de 1.0 m a 6.0 m,  dependiendo de la capacidad frigorífica de la unidad. La caída de presión obtenida dependerá del diámetro y longitud del tubo capilar.

La reducción en la presión, provocada por el tubo capilar ocurre debido a los siguientes factores:

"El refrigerante tiene que vencer la resistencia a la fricción provocada por las paredes del tubo. Esto conlleva a una caída de presión.
 El refrigerante en estado líquido se evapora instantáneamente en una mezcla de líquido y vapor y su presión se reduce. La densidad del vapor es menor que la del líquido. De allí que, la densidad promedio del refrigerante disminuye a medida que circula por el tubo.

La principal desventaja del uso del tubo capilar como control, es que este no puede ajustar la cantidad de refrigerante de acuerdo a las variaciones en la carga a refrigerar (variación de la temperatura ambiente, por ejemplo).

Otras desventajas:

* Es muy susceptible a taparse debido al reducido orificio que posee.
* Durante el ciclo de parada de la unidad frigorífica, el refrigerante líquido se dirige al evaporador debido a la diferencia de presión entre el evaporador y el condensador. El evaporador podría inundarse y el refrigerante en estado líquido podría dirigirse hacia el compresor y dañarlo cuando este arranque. Por lo tanto, la carga de refrigerante es muy crítica en sistemas con tubo capilar.
* No puede controlar ni regular por sí mismo la cantidad de refrigerante que ingresa al evaporador, cuando existen variaciones en la temperatura durante el día o provocadas por los cambios de estación o variaciones en la carga.

Entre las ventajas del tubo capilar podemos mencionar:

* Bajo costo de fabricación.
* No posee parte móviles.
* No requiere mantenimiento
* Durante el tiempo de parada de la unidad, dado que el tubo es un orificio que queda siempre abierto, permite el equilibrio de las presiones entre los lados de alta y baja presión. Esto reduce el torque de arranque necesario del motor, dado que este debe arrancar con la misma presión tanto en el lado de baja como de alta presión. De allí que se puede usar un motor del tipo jaula de ardilla en este tipo de sistemas.
* Es ideal para el uso con sistemas equipados con compresores herméticos fraccionarios.