COMPRESORES

COMPRESORES

M.Sc. Guillermo A. Linares Lujn

Funcin

Al compresor se le considera el corazn del sistema de refrigeracin. El trmino que mejor lo describe es el de bomba de vapor.

Lo que hace realmente el compresor es aumentar la presin desde el nivel de la presin de aspiracin hasta el nivel de la presin de descarga.

Relacin de Compresin

La relacin de compresin es la expresin tcnica que se utiliza para hacer referencia a la diferencia de presin; es la presin absoluta del lado de alta presin dividida por la presin absoluta del lado de baja presin.

Por ejemplo, cuando un compresor est trabajando con refrigerante R-12, con una presin de descarga de 1.150 kPa (50C) Y una presin de aspiracin de 20 kPa (-25C), la relacin de compresin sera la siguiente:

La relacin de compresin sirve para comparar las condiciones de bombeo de un compresor.

Cuando las relaciones de compresin suben demasiado, por encima de aproximadamente 12: 1, para un compresor alternativo hermtico, la temperatura del gas refrigerante se eleva hasta tal punto que el aceite utilizado para la lubrificacin se podra sobrecalentar.

El aceite sobrecalentado se podra convertir en carbn y generar cido en el sistema.

Para reducir las relaciones de compresin se puede utilizar una compresin de dos etapas.

*No toque nunca el conducto de descarga si no quiere quemarse los dedos.*

Tipos de Compresores

alternativos,

de tomillo,

giratorios,

en espiral y

Centrfugos.

El compresor alternativo es el ms utilizado en los sistemas de refrigeracin comercial de tamao medio y pequeo.

El compresor de tomillo se utiliza en los grandes sistemas industriales y comerciales.

El compresor giratorio y en espiral, junto con el alternativo, se utilizan en los sistemas de acondicionamiento de aire de pequeos comercios y domsticos.

Los compresores centrfugos, por su parte, se suelen utilizar con frecuencia en los sistemas de acondicionamiento de aire de grandes edificios.

El compresor Alternativo

Los compresores alternativos se clasifican segn su carcasa y su dispositivo de accionamiento.

Segn su carcasa: los abiertos y los hermticos

El trmino hermtico hace referencia al tipo de carcasa en cuyo interior se encuentra el compresor y se puede dividir, a su vez, en dos tipos: los que estn completamente soldados y los reparables.

Por su parte, los mecanismos de accionamiento pueden estar tanto en el interior de la coraza como en el exterior de ella.

Compresores Hermeticos completamente Soldados

En los compresores hermticos soldados (figura 3.11), tanto el motor como el compresor se encuentran en el interior de una nica coraza que est soldada. A esta unidad se la denomina en ocasiones compresor enlatado.

El compresor hermtico completamente soldado posee las siguientes caractersticas:

1. El nico modo de acceder a su interior es cortando la coraza.

2. Estas corazas slo las pueden abrir unas pocas empresas especializadas en este tipo de trabajo. De lo contrario el compresor se desecha.

3. El rbol del motor y el cigeal del compresor son un mismo rbol.

4. Se suele considerar un dispositivo del lado de baja presin porque el gas de aspiracin se descarga por todo el interior de la coraza, lo que incluye el crter del cigeal. El conducto de descarga (alta presin) conduce normalmente al exterior de la coraza, de forma que solamente hay que evaluar el valor de la presin de funcionamiento del lado de baja presin de la coraza.

5. Generalmente, se enfra con gas de aspiracin.

6. Normalmente, posee un sistema de lubrificacin por presin.

7. El conjunto del motor y el cigeal suele estar en posicin vertical con un cojinete en la parte inferior del rbol, junto a la bomba de aceite. El segundo cojinete est situado en medio del rbol, entre el motor y el compresor.

8. Los pistones y varillas se mueven hacia el exterior del cigeal, por lo que trabajan en un ngulo de 90 en relacin con el cigeal.

COMPRESORES HERMTICOS REPARABLES.

En los compresores hermticos reparables (o semi-hermticos), el motor y el compresor se encuentran en una nica coraza cerrada con pernos. Esta unidad se desmonta retirando los pernos y abriendo la coraza

Caractersticas de un compresor hermtico reparable:

1. La unidad est cerrada con pernos en lugares que facilitan su reparacin y mantenimiento.

2. La carcasa suele estar hecha de hierro fundido y puede tener una carcasa de acero sujeta al compresor de hierro fundido. Normalmente, estos compresores son ms pesados que los que estn completamente soldados.

3. El conjunto del motor y el cigeal es parecido al de los compresores completamente soldados, excepto por el hecho de que el cigeal suele estar en posicin horizontal.

4. Los compresores ms pequeos suelen utilizar un sistema de lubrificacin por salpicadura y, los ms grandes, un sistema de lubrificacin por presin.

5. Suelen estar enfriados por aire y se distinguen por las aletas situadas en la pieza o lmina de metal extra que hay en la parte externa del compresor y que sirve para que la coraza disponga de ms rea de superficie.

6. Las cabezas de los pistones se encuentran normalmente en la parte superior del compresor o cerca de ella, y suben y bajan desde el centro del cigeal.

Componentes del Compresor Alternativo

Cigueales

Transmite el movimiento circular a las varillas y este movimiento se convierte en un desplazamiento hacia atrs y hacia delante (alternativa) de los pistones. Los cigeales suelen estar hechos de hierro fundido o de acero dulce.

Se puede moldear los cigeales para darles su forma general (con metal fundido que se introduce en un molde) y luego se les puede dar la forma y el tamao exactos por mecanizacin.

Algunos rboles son rectos y tienen una disposicin de tipo leva, que se denomina excentrado

Lubricacin:

Todos estos rboles tienen que estar lubricados. Los compresores ms pequeos que utilizan el sistema de lubrificacin por salpicadura pueden tener una cubeta de recoleccin de aceite y hacer que fluya por la parte central del rbol.

Posteriormente, cuando el compresor entra en funcionamiento, este aceite se arroja fuera de la superficie del cigeal. Esto hace que el aceite vaya a las otras piezas, como las varillas que haya en ambos extremos.

Varillas de conexin:

Las varillas de conexin sirven para conectar el cigeal al pistn. Estas varillas suelen ser de dos tipos: uno que encaja en el cigeal con cigeas descentradas y otro que encaja en el cigeal excentrado.

La varilla es pequea en el extremo del pistn y se ajusta al pistn utilizando un mtodo diferente. La varilla posee normalmente un conector, que se denomina pasador del pistn.

Vlvulas de carga y descarga

Las vlvulas que hay en la parte superior del compresor son las que determinan la direccin hacia la que va a fluir el gas que entra en el compresor.

Estas vlvulas estn hechas de un acero muy duro. Los dos tipos de vlvulas a los que pertenecen la mayora de las vlvulas que hay actualmente en el mercado son:

las vlvulas de anillo

y las vlvulas de charnela (o de lmina).

Estas vlvulas se utilizan en los orificios de descarga y de aspiracin del compresor.

Silenciadores

Los silenciadores se utilizan en muchos compresores totalmente hermticos para silenciar el ruido de las vibraciones del compresor. Si no se silencian, las vibraciones audibles de la aspiracin y descarga se podran trasmitir a las tuberas.

Hay que disear los silenciadores de tal modo que tengan muy poca cada de presin y, sin embargo, silencien las vibraciones de la descarga.

Rendimiento del Compresor Alternativo

El rendimiento de un compresor viene determinado por su diseo. La secuencia de acontecimientos que tiene lugar en el interior de un compresor alternativo:

1. El pistn est en la parte superior de la carrera y comienza a descender. Cuando el pistn ha descendido lo suficiente como para que la presin que hay en el cilindro sea menor que la que hay en el conducto de aspiracin, se abre la vlvula de admisin y el cilindro comienza a llenarse de gas.

2. El pistn contina descendiendo hasta la parte inferior de la carrera. Llegados a este punto, el cilindro est prcticamente lleno. Hay un ligero retardo de tiempo en la parte inferior de la carrera.

3. El pistn comienza a subir. La cigea de la varilla ya ha sobrepasado el punto muerto y el pistn comienza a ascender. Cuando el cilindro est lleno, la vlvula de aspiracin se cierra.

4. El pistn contina subiendo hasta la parte superior de la carrera. Cuando el pistn llega hasta un punto prximo a la parte superior, la presin del cilindro sube por encima de la del conducto de descarga. La presin del interior del cilindro tendr que alcanzar una presin mayor a la de descarga para contrarrestar las vlvulas de descarga y la tensin del muelle.

5. El pistn se encuentra exactamente en el punto muerto superior. El pistn ya est lo ms prximo posible a la parte superior de la cabeza. Deber haber cierta separacin en el ensamblaje de las vlvulas y entre el pistn y la cabeza porque, de lo contrario, stas se tocaran. Esta separacin se denomina volumen de holgura. El pistn va a hacer salir tanto gas del cilindro como permitan el tiempo y el volumen de holgura. En este volumen quedar una pequea cantidad de gas, que tendr la presin de descarga. Cuando el pistn comienza descender de nuevo, este gas se volver a expandir y el cilindro no se comenzar a llenar hasta que la presin del cilindro est por debajo de la presin de aspiracin. La expansin de este refrigerante es una de las razones por las que el compresor no es eficiente al 100%.

Mantenimiento y Rendimiento

Para mejorar el rendimiento global del compresor hay que mantener las condiciones de funcionamiento correctas. Esto implica que hay que mantener la presin de aspiracin tan alta y la presin de descarga tan baja como sea posible, dentro de los parmetros de diseo.

Si el evaporador est sucio, la presin de aspiracin descender y, cuando dicha presin desciende por debajo de lo normal, el vapor que' bombea el compresor se hace menos denso y ms fino, que es lo que se denomina vapor enrarecido. En ese caso, el rendimiento del compresor es menor.

En el pasado, no se sola prestar mucha atencin a los evaporadores sucios. No obstante, los tcnicos se estn empezando a dar cuenta de que una presin baja en el evaporador da lugar a relaciones de compresin altas.

Revisemos este ejemplo:

Si una cmara frigorfica de una tienda de helados se hubiera diseado para trabajar a una temperatura de -20 C, la temperatura del serpentn sera de -28 C, aproximadamente (utilizando una diferencia de temperatura entre el serpentn y el aire de retorno de 8C). Si se est utilizando refrigerante R-12, la presin de aspiracin sera de 5 kPa, es decir, ligeramente superior a la presin atmosfrica. Si el condensador trabaja con una diferencia de 15 C de temperatura con el aire exterior y ste se encuentra a 35 C, el siguiente clculo determinara que la relacin de compresin es de 11: 1.

Si el serpentn fuera viejo y estuviera sucio y la temperatura del serpentn se redujera a -35 C, la presin de descarga se mantendra igual, pero una nueva temperatura de ebullicin del refrigerante de -35 C producira una presin de aspiracin de 150 mm de mercurio de vaco, lo que estara por debajo de la presin atmosfrica. Se trata de una presin absoluta de 80 kPa.

Esta relacin de compresin es demasiado alta. La mayora de los fabricantes recomiendan que la relacin de compresin no sobrepase 12: 1.

Podra ocurrir exactamente lo mismo si el gerente de la tienda bajara el termostato del compartimento refrigerado hasta -27C La temperatura del serpentn descendera hasta -35C y la relacin de compresin sera de 15:1, la cual es demasiado alta. Hay muchos frigorfico s de baja temperatura que trabajan a temperaturas inferiores a las que son necesarias.