COMPRESORES
El compresor tiene dos funciones en el ciclo de refrigeración: en
primer lugar succiona le vapor refrigerante y reduce la presión en el
evaporador a un punto en el que puede ser mantenida la temperatura de
evaporación deseada. En segundo lugar, el compresor eleva la presión del vapor
refrigerante a un nivel lo suficientemente alto, de modo que la temperatura de
saturación sea superior a la temperatura del medio enfriante disponible para la
condensación del vapor refrigerante.
Existen tres tipos básicos de compresores: Reciprocantes,
Rotativos y Centrífugos.
Los compresores centrífugos son utilizados ampliamente en grandes
sistemas centrales de acondicionamiento de aire y los compresores giratorios se
utilizan en el campo de los refrigeradores domésticos. Sin embargo, la mayoría
de compresores utilizados en tamaños de menor caballaje para las aplicaciones
comerciales, domésticas e industriales son reciprocantes.
Compresores Reciprocantes.
El diseño de este tipo de compresores es similar a un motor de
automóvil moderno, con un pistón accionado por un cigüeñal que realiza carreras
alternas de succión y compresión en un cilindro provisto con válvulas de
succión y descarga. Debido a que el compresor reciprocante es una bomba de
desplazamiento positivo, resulta apropiado para volúmenes de desplazamiento
reducido, y es muy eficaz a presiones de condensación elevada y en altas
relaciones de compresión.
Ventajas:
·
Adaptabilidad
a diferentes refrigerantes
·
Facilidad
con que permite el desplazamiento de líquido a través de tuberias dada la alta
presión creada por el compresor.
·
Durabilidad
·
Sencillez
de su diseño
·
Costo
relativamente bajo
Compresores de tipo abierto
Los primeros modelos de compresores de refrigeración fueron de
este tipo. Con los pistones y cilindros sellados en el interior de un Cárter y
un cigüeñal extendiéndose a través del cuerpo hacia afuera para ser accionado
por alguna fuerza externa. Tiene un sello en torno del cigüeñal que evita la
pérdida de refrigerante y aceite del comprsor.
Desventajas:
·
Mayor
peso
·
Costo
superior
·
Mayor
tamaño
·
Vulnerabilidad
a fallas de los sellos
·
Difícil
alineación del cigüeñal
·
Ruido
excesivo
·
Corta
vida de las bandas o componentes de acción directa
Este compresor ha sido reemplazado por el moto-compresor de tipo
semihermético y hermético, y su uso continua disminuyendo a excepción de
aplicaciones especializadas como es el acondicionamiento de aire para
automóviles.
Moto-compresores semiherméticos
Este tipo de compresores fue iniciado por Copeland y es utilizado
ampliamente en los populares modelos Copelametic. El compresor es accionado por
un motor eléctrico montado directamente en el cigüeñal del compresor, con todas
sus partes, tanto del motor como del compresor, herméticamente selladas en el
interior de una cubierta común.
Se eliminan los trastornos del sello, los motores pueden
calcularse específicamente para la carga que han de accionar, y el diseño
resultante es compacto, económico, eficiente y básicamente no requiere
mantenimiento. Las cabezas cubiertas del estator, placas del fondo y cubiertas
de Carter son desmontables permitiendo el acceso para sencillas reparaciones en
el caso de que se deteriore el compresor.
Moto-compresor hermético.
Este fue desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminución
de tamaño y costo y es ampliamente utilizado en equipo unitario de escasa
potencia. Como en el caso del moto-compresor semihermético, el motor eléctrico
se encuentra montado directamente en el cigüeñal del compresor, pero el cuerpo
es una carcaza metálica sellada con soldadura. En esti tipo de compresores no
pueden llevarse acabo reparaciones interiores puesto que la única manera de
abrirlos es cortar la carcaza del compresor.
Velocidad del compresor.
Los primeros modelos de compresores de diseñaron para funcionar a
una velocidad relativamente reducida, bastante inferiores a 1000 rpm. Para
utilizar los motores eléctricos estándar de cuatro polos se introdujo el
funcionamiento de los moto-compresores herméticos y semiherméticos a 1750 rpm
(1450 rpm en 50 ciclos).
La creciente demanda de equipo de acondicionamiento de aire mas
compacto y menor peso ha forzado el desarrollo de moto-compresores herméticos
con motores de dos polos que funcionan a 3500 rpm (2900 rpm en 50 ciclos).
Las aplicaciones especializadas para acondicionamiento de aire en
aviones, automóviles y equipo militar, utilizan compresores de mayor velocidad,
aunque para la aplicación comercial normal y doméstica el suministro de energía
eléctrica existente de 60 ciclos limita generalmente la velocidad de los
compresores a la actualmente disponible de 1750 y 3500 rpm.
Las velocidades superiores producen problemas de lubricación y
duración. Y estos factores, así como el costo, tamaño y peso deben ser
considerados en el diseño y aplicación del compresor.
Funcionamiento Básico
Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de succión se
reduce la presión en el cilindro. Y cuando la presión del cilindro es menor que
el de la línea de succión del compresor la diferencia de presión motiva la
apertura de las válvulas de succión y fuerza al vapor refrigerante a que fluya
al interior del cilindro.
Cuando el pistón alcanza el fin de su carrera de succión e inicia
la subida ( carrera de compresión), se crea una presión en el cilindro forzando
el cierre de la válvulas de succión. La presión en el cilindro continua
elevándose a medida que el cilindro se desplaza hacia arriba comprimiendo el
vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presión en el cilindro es mayor a
la presión existente en la línea de descarga del compresor, las válvulas de
descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubería de descarga y al
condensador.
Cuando el pistón inicia su carrera hacia abajo la reducción de la
presión permite que se cierren la válvulas de descarga, dada la elevada presión
del condensador y del conducto de descarga, y se repite el ciclo.
Durante cada revolución del cigüeñal se produce una carrera de
succión y otra de compresión de cada pistón. De modo que en los
moto-compresores de 1750 rpm tienen lugar a 1750 ciclos completos de succión y
compresión en cada cilindro durante cada minuto. En los compresores de 3500 rpm
se tiene 3500 ciclos completos en cada minuto.
Válvulas en el compresor
La mayoría de las válvulas del compresor reciprocante son del tipo
de lengueta y deben posicionarse adecuadamente para evitar fugas. El mas
pequeño fragmento de materia extraña o corrosión bajo la válvula producirá fugas
y deberá tenerse el máximo cuidado para proteger el compresor contra
contaminación.
Desplazamiento del compresor
El Desplazamiento de un compresor reciprocante es el volumen
desplazado por los pistones. La medida de desplazamiento depende del fabricante,
por ejemplo: Copeland lo publica en metros cúbicos por hora y pies cúbicos por
hora pero algunos fabricantes lo publican en pulgadas cubicas por revolución o
en pies cúbicos por minuto.
Volumen de espacio libre
La eficiencia de un compresor depende de su diseño. Si las
válvulas esta bien posicionadas, el factor más importante es el volumen del
espacio libre. Una vez completada la carrera de compresión todavía que a cierto
espacio libre el cual es esencial para que el pistón no golpee contra el plato
de válvulas. Existe además otro espacio en los orificios de la válvulas de descarga
puesto que estos se encuentran en la parte superior del plato.
Este espacio residual que no e desalojado por el pistón al fin de
su carrera, se denomina volumen de espacio libre. Que permanece lleno con gas
comprimido y caliente al final de la carrera de compresión. Cuando el pistón
inicia el descenso en la carrera de succión, se expande el gas residual de
elevada presión y se reduce su presión. En el cilindro no puede penetrar vapor
de la línea de succión hasta que la presión en el se reduzca a su valor menor
que el de la línea de succión. La primera parte de la carrera de succión se
pierde bajo un punto de vista de capacidad, ya que a medida que se aumenta la
relación de compresión, un mayor porcentaje de la carrera de succión es ocupada
por el gas residual.
Lubricación
Siempre debe de mantenerse un adecuado suministro de aceite en el
cárter, para asegurar una continua lubricación. En algunos compresores la
lubricación se efectúa por medio de una bomba de aceite de desplazamiento
positivo.
Carga de aire seco.
Algunos compresores se embarcan con una carga de aire seco. La
presión interna de un compresor tratado en la fábrica garantiza que posee un
cierre hermético y que el interior está totalmente seco. Al instalar el
compresor debe de ser evacuado para eliminar esta carga de aire.
Enfriamiento del compresor
Los compresores enfriados por aire requieren un flujo adecuado de
aire sobre el cuerpo del compresor para evitar su recalentamiento. El flujo de
aire procedente del ventilador debe de ser descargado directamente sobre el
moto-compresor.
Los compresores enfriados por agua están equipados con una camisa
por la que circula el agua o están envueltos con un serpentín de cobre. El agua
debe de fluir a través del circuito de enfriamiento cuando el compresor está en
operación.
Los moto-compresores enfriados por refrigerante se diseñan de modo
que el gas de succión fluya en torno y a través del motor para su enfriamiento.
A temperatura de evaporación por debajo de -18ºC o 0ºF es necesario un
enfriamiento adicional mediante flujo de aire puesto que la densidad
decreciente del gas refrigerante reduce su propiedad de enfriamiento.
Capacidad del compresor
Los datos de capacidad los facilita el fabricante de cada modelo
de compresor para los refrigerantes con los que puede ser utilizado. Estos
datos pueden ofrecerse en forma de curvas o tablas, en indica la capacidad en
Kcal/ hora, a diversas temperaturas de succión y de descarga.
Compresores de dos etapas
Se han desarrollado los compresores de dos etapas para aumentar la
eficiencia cuando las temperaturas de evaporación se encuentran en la gama de -35ºC a -62ºC.
Estos compresores se dividen internamente en baja o alta. Los
motores de tres cilindros tienen dos cilindros en la primera etapa y uno en la
segunda, mientras que los modelos de seis cilindros tienen cuatro en la primera
y dos en la segunda.
El refrigerante atomizado es vaporizado en el evaporador y este es enfriado por
el calor de vaporización. El aire que pasa a través del evaporador es además
enfriado y es soplado hacia fuera como aire frío.
