Compresores

Principios de Refrigeracióny Aire Acondicionado

Prof. Ing. Luis Carlos Calvo Pérez

Presentado por: Luis Diego Guzmán Rojas

Función Principal del CompresorSu función principal es aumentar

la presión de evaporización, hasta la presión que el gas se evapora.

El diferencial de presión creado motiva la expansión súbita en el dispositivo de control de flujo, causando una caída de temperatura.

Tipos de CompresoresSe pueden clasificar en dos grandes

grupos, dependiendo de cómo se logra el aumento de presión del gas:◦ Desplazamiento Positivo◦ Compresores Dinámicos (centrífugo)

Dentro de los desplazamiento positivo están:◦ Reciprocantes◦ Rotatorios◦ Helicoidales

Compresores Reciprocantes

Se compone de cilindros, pistones y un eje de transmisión.

Un motor acciona el pistón del compresor.

El movimiento hacia abajo (succión), genera un amento de volumen reduce la presión en el cilindro, el gas entra al cilindro.

Cuando el pistón sube (descarga), la disminución del volumen hace que aumente la presión del gas. Entonces la válvula de descarga se abre y el gas fluye hacia el condensador.

Compresores AbiertoUn compresor abierto, el eje se

prolonga a través del cárter.La trasmisión puede ser directa o por

bandas.Si es directo el eje esta conectado al

eje motriz mediante un acoplamiento flexible,

Si es por bandas se conecta mediante poleas a cada eje, la velocidad se puede cambiar utilizando poleas de diferentes diámetros.

Compresores HerméticosEl tipo hermético es aquel en el que

compresor y el motor están integrado en un eje, contenidos ambos en una caja sellada a presión.

Compresor hermético por estar en una caja sellada no puede ser reparado en el campo de trabajo. Sin embargo es compacto, silencioso y de bajo costo, por ello su uso generalizado en refrigeradores domésticos.

VálvulasLos compresores reciprocantes

utilizan dos tipos de válvulas de succión y descarga.

Hay del tipo aleta consiste en una lamina delgada de acero flexible sujeta a un extremo o la mitad, por lo común tiene forma de lengüeta.

La válvula consiste de una o mas lengüetas que cubren los orificios en el plato de válvula.

VálvulasVálvula de anillo, se utiliza en

compresores de mayor capacidad.

Esta consiste en una placa en forma de anillo, la cual cubre los orificios del plato de válvula.

La válvula se mantiene en posición contra la placa mediante pequeños resortes.

Sistema de LubricaciónEl sistema de lubricación puede ser del

tipo de lubricación por chapoteo, alimentación forzada o una combinación de ambos.

En el tipo chapoteo la biela tiene una cucharilla en el extremo inferior, la cual recoge aceite y lo salpica en la superficie de desgaste.

El sistema de alimentación forzada tiene una bomba de aceite que obliga al aceite a desplazarse hacia los cojinetes atreves de orificios en el cigüeñal.

Sistema de LubricaciónEn la línea de succión se coloca

un malla (filtro) para detener las pequeñas gotas de aceite y refrigerante, así como materia extraña.

Generalmente se instala válvula de servicio en los puntos de succión y descarga, para aislar el compresor para dar mantenimiento o repararlo.

Control de la capacidadEn la mayoría de la aplicaciones la

carga fluctúa y el sistema trabaja con carga parcial la mayor parte del tiempo.

Por lo general se requiere algún método de control de la capacidad del compresor, cuando hay una variación en la carga.

Cuando la carga disminuye, el dispositivo de control de flujo del evaporador reduce el flujo del refrigerante.

Control de la CapacidadPueden presentarse dos problemas

cuando se trabaja a carga parcial: 1. Puede no haber suficiente flujo de

refrigerante para enfriar de manera adecuada el motor en una unidad hermética y este puede sobre calentarse

2. La reducida velocidad del refrigerante puede no ser adecuada para hacer retornar el aceite al compresor, por consiguiente hay una perdida de lubricación.

Control de la CapacidadExisten cuatro métodos para

controlar la capacidad del compresor reciprocante: 1. Control de arrancar y parar 2. Variación de la velocidad 3. Descarga de cilindros 4. Desviación del gas caliente

Control de Arrancar y PararSe refiere a la práctica de arrancar

o parar el compresor según sea necesario.

Puede ser efectivo en compresores pequeños y cuando la carga parcial no es ni muy ligera ni frecuente.

La señal de control del compresor puede proceder directamente de un control de la presión de succión o de un termostato del ambiente.

Variación de la VelocidadSe refiere a la practica de cambiar la

velocidad del compresor de acuerdo con la carga, resulta conveniente utilizar un motor para accionar el compresor.

Se puede utilizar un motor eléctrico de dos velocidades pero este aumenta el costo.

En la actualidad modernos controles de estado solido a propiciado un aumento en la utilización del control de la capacidad del compresor mediante variación de la velocidad del compresor.

Descarga de Cilindros La operación de unos o más cilindros se

controla de manera que el vapor refrigerante no sea comprimido y expulsado de los cilindros no cargados para llevarlos al condensador .

Esto reduce la cantidad de refrigerante liquido que va al evaporador, reduciendo así la capacidad del compresor.

La descarga de un cilindro puede lograrse manteniendo abierta la válvula de succión o un paso de descarga a la cámara de succión del compresor.

Desviación del gas caliente

Se refiere a la desviación de la descarga del gas caliente del compresor alrededor del condensador. Esto impide que la presión de succión descienda por debajo de un valor preestablecido.

Una válvula desviación del gas caliente se abre respondiendo a la disminución de presión de succión.

Cuando se desvía el gas caliente hacia la entrada del evaporador, la válvula de expansión termostática que alimenta el refrigerante al evaporador responde alimentando más refrigerante.

Desviación del Gas calienteLa cantidad de flujo y la

temperatura de succión de refrigerante permanecen relativamente constante.

La desviación del gas caliente se utiliza cuando es necesario arrancar el compresor en una condición de descarga. Esto reduce el par motor necesario para el arranque, así como la corriente de entrada.

Controles y Dispositivos de SeguridadExisten numerosos dispositivos de control

y seguridad, entre ellos:◦ Interruptores de seguridad de alta y baja

presión: detienen el compresor cuando hay una baja presión de succión o una alta presión de descarga.

◦ Control de presión del aceite: detiene al compresor cuando el diferencial de presión de la bomba disminuye por debajo de un valor no seguro.

◦ Termostato de la temperatura de descarga: detiene el compresor ante una temperatura excesiva de descarga del refrigerante.

Desplazamiento y Eficiencia Volumétrica de los Compresores

El desplazamiento de un compresor es el volumen barrido por los pistones.

Se puede determinar de manera teórica la cantidad requerida de flujo volumétrico del

gas refrigerante el cual se conoce como desplazamiento teórico, sin embargo el

desplazamiento real de un compresor debe ser mayor que el teórico.

Con el fin de evitar que el pistón golpee el plato de válvula se provee un volumen de

tolerancia, este volumen es que no se descarga una pequeña cantinda de gas en el

cilindro.

Desplazamiento y Eficiencia Volumétrica de los CompresoresAl efecto de la combinación de

todas las perdidas se le llama eficiencia volumétrica (Ev), se define mediante la ecuación:

Ev= Vt/V * 100Donde: Ev: porcentaje de eficiencia

volumétrica Vt: desplazamiento teorico del

compresor V: desplazamiento real del

compresor

Desplazamiento y Eficiencia Volumétrica de los CompresoresLa relación de compresor se define

como la relación entre la presión de descarga y la presión de succión en condiciones saturadas y expresados en unidades absolutas (abs).

Para calcular el Vt se obtiene la expresión:

Vt= (v*Q)/ERv: volumen especifico del refrigeranteQ: capacidad de refrigeración en Btu/minER: efecto de refrigeración en Btu/lb

El desplazamiento y especificaciones del CompresorEl desplazamiento de un compresor

esta en función del diámetro del pistón y la carrera, del numero de cilindro y la velocidad.

Se determina con la siguiente ecuación:

V= desplazamiento del compresorD= diámetro del pistón (dia interior)L= carrera del pistónRpm= velocidad en revoluciones por minuto

Factores que Afecta el Funcionamiento del CompresorLos factores directos que afectan

funcionamiento del compresor son los siguientes: 1. Velocidad del compresor: la

capacidad de un compresor se incrementa al aumentar su velocidad. Por esta razón los compresores modernos se diseñan para trabajar a altas velocidades.

Factores que Afecta el Funcionamiento del Compresor

2. Presión de Succión: la capacidad del compresor se reduce a medida que la presión de succión disminuye. Puede suceder que al disminuir la presión aumenta el volumen especifico de gas.

3. Presión de Descarga: la capacidad de compresor disminuye a medida que la presión de descarga aumenta, puede ocurrir por dos motivos, el refrigerante disminuye con un aumento de la presión de condensación o la eficiencia volumétrica se reduce debido a la mayor expansión del gas a más alta presión que permanece en el cilindro.

Factores que Afecta el Funcionamiento del Compresor

4. Tipo de Refrigerante: los refrigerante difieren en sus propiedades físicas que afecta al funcionamiento al compresor. La elección del refrigerante puede aumentar la capacidad hasta un 75%.

5. Temperatura de succión: un aumento en el sobrecalentamiento del gas de succión da como resultado un aumento en la capacidad del compresor. Un aumento en la temperatura de gas de succión reduce la cantidad de refrigerante absorbido en el aceite.

Compresores RotatoriosSon maquinas de desplazamiento

positivo, igual que los compresores reciprocantes solo que el movimiento es rotatorio (circular).

Hay dos tipos el de pistón rodante y de alabe rotatorio.

Pistón Rodante

Tiene un rodillo montado en un eje excéntrico con respecto a la caja del cilindro, un alabe se mantiene en contacto con el rodillo por medio de un resorte, debido a que el rodillo no esta ubicado en el centro cuando gira cambia tanto el volumen de la succión como el de la descarga.

Alabe Rotatorio En este tiene alabe montado en el

rotor, cuando este gira los alabes hacen contacto con el cilindro, separando el lado de alta presión del lado de baja presión.

Se utilizan válvulas de retención en la línea de succión con el fin de evitar que haya migración del refrigerante al evaporador mientras que el compresor no esta trabajando.

Cuando se alcanza la presión de descarga se abre una válvula de descarga del tipo lengüeta.

Compresores Rotatorios Poseen una elevada eficiencia

volumétrica. Su tamaño y peso son

aproximadamente la mitad que los compresores reciprocantes.

Sus partes móviles son lo tres en comparación de las once que los reciprocantes.

Para obtener temperaturas muy bajas se utiliza sistemas de compresión de dos etapas.

Compresores Rotatorios Helicoidales

Se compone de dos rotores engranados, cuya forma es semejante a la de los tornillos comunes.

Un motor acciona el rotor macho el cual tiene lóbulos prominentes el rotor hembra tiene ranuras en las que encajan los lóbulos machos.

El gas refrigerante se aspira axialmente hacia los rotores cuando los rotores giran el gas queda alojado en la cavidad entre los dos rotores.

Compresores Rotatorios Helicoidales

El lóbulo macho disminuye gradualmente el espacio entre el mismo y la cavidad hembra, aumentando así la presión del gas.

El gas se traslada hacia el extremo de descarga para salir atreves de la boca de descarga.

Compresores Rotatorios Helicoidales La eficiencia volumétrica es

elevada debido que no tiene válvulas y no tienen desgaste en los rotores.

Se inyecta aceite en el cilindro para lubricar los rotores y crear una película de sello hermético entre el lado de alta y el lado de baja presión.

Compresores Rotatorios Helicoidales La inyección de aceite da algunos

beneficios:1. Disminución del efecto de penetración del

liquido debido a una dilución con el aceite .2. Efecto de enfriamiento que disminuye las

temperaturas de descarga del gas caliente y el trabajo de compresión.

3. Ayuda a mantener relaciones elevadas de compresión

4. Utilización de una neblina de aceite para enfriar el motor.

5. Provee un efecto de absorción del ruido.

Compresores Rotatorios Helicoidales El sistema de lubricación requiere

una bomba, un filtro y un enfriador de aceite.

También se necesita un separador de aceite para separar el aceite del gas caliente.

El enfriador de aceite remueve el calor adquirido en la compresión.

Conservación de la Energía y los Compresores 1. Capacidad del compresor aumenta con

una presión de succión mas alta y una descarga mas baja.

2. La potencia requerida del compresor disminuye al reducirse la relación de compresión.

3. La potencia del compresor se incrementa al aumentar el volumen de tolerancia.

4. El control de velocidad da una reducción de potencia, con una reducción de capacidad.

Conservación de la Energía y los Compresores 5. La descarga del cilindro proporciona

una adecuada disminución de la potencia, reduciendo la capacidad.

6. Los compresores helicoidales tienen una excelente demanda de potencia a plena carga.

7. Un economizador instalado en el compresor de tornillo disminuye considerablemente la demanda de energía.

Mantenimientos al CompresorBloqueo (trabas) por falta de engrase

Bloqueo (trabas) por falta de limpieza del circuito

Fugas a través de las juntas de la culata y retenes

Deterioro de la placa de válvulas

Corrosión interna por presencia de humedad en el circuito

Rotura interna debida a la presencia de fluido frigorífico en estado líquido