Centro de Capacitación INTECAP Fernando Gómez Refrigeración y A.A.
COMPRESORES Y SU CLASIFICACIÓN
Héctor Alvarado Pasan 3 Kevin Fernández 8 Jasson Pineda 18 Guatemala 3 de Septiembre de 2012.
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INDICE Tema
No. págs.
Introducción Compresor (maquina, concepto) Compresores de Refrigeración Compresor Reciprocante Compresor abierto Moto-Compresor semi-hermetico Moto-Compresor hermético Compresor Rotativo Compresor scroll Compresor Tornillo Velocidad del Compresor Funcionamiento del Compresor Válvulas del compresor Desplazamiento del Compresor Lubricación del Compresor Carga de Aire Enfriamiento del Compresor Capacidad del Compresor Conclusiones Preguntas Anexos Bibliografía
3 4 4 5 5-6 6 7 7-8 8-9 9 10 10 11 11 11 11 12 12 13 14 15-16 17
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INTRODUCION
Aquí podemos mencionar que un compresor no solo es algo simple ya que está compuesta por un motor por eso lo mencionamos como moto-compresor ya que los 2 hacen el complemento. Y así mismo encontramos muchos tipos de compresores y que algunos ya fueron sustituidos por otros ya que por su tamaño, precio y resistencia se fue mejorando para un mejor servicio satisfactorio. Los mejores compresores para Refrigeración Domestica son los de marca:
Tecumseh Embraco
Ya que son empresas brasileñas y tienen un alto grado de desempeño en sus productos y confiabilidad. En categoría de refrigerantes según los compresores para Refrigeración Domestica son los:
R134a R12
En mejor desempeño y calidad de producto y duradero es el compresor R12 ya que es el mejor de los mencionados por su resistencia y dureza.
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COMPRESOR (MÁQUINA) Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir. Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.
UTILIZACIÓN: Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:
Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado. Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton. Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen posible su funcionamiento. Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
COMPRESORES DE REFRIGERACION El compresor tiene dos funciones en el ciclo de refrigeración: en primer lugar succiona el 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.
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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 compresor.
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
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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.
COMPRESOR ABIERTO: este tipo de compresor es muy usado en aplicaciones industriales y en equipos que trabajan con amoníaco como fluido refrigerante. Es muy práctico para mantenimiento rutinario del motor, ya que este no forma parte del circuito frigorífico en sí, si no que por medio de un acople acciona el compresor.
Visión interior compresor abierto
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.
COMPRESOR SEMI-HERMÉTICO: el compresor está contenido en un cárter metálico pero sus partes son accesibles y están equipados con válvulas de servicio. Este tipo compresor se instala en aplicaciones donde se realizará mantenimiento en forma frecuente.
Compresor de pequeño caballaje para cámara frigorífica
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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 motocompresor semihermético, el motor eléctrico se encuentra montado directamente en el cigüeñal del compresor, pero el cuerpo es una carcaza metálica sellada con soldadura. En este tipo de compresores no pueden llevarse acabo reparaciones interiores puesto que la única manera de abrirlos es cortar la carcaza del compresor.
COMPRESOR HERMÉTICO: el compresor está contenido en un cárter de acero, es empleado generalmente en heladeras / neveras familiares, aire acondicionado y unidades de poca potencia.
Compresor hermético imagen interior
COMPRESOR ROTATIVO Este compresor sustituye el movimiento alternativo de los pistones por el movimiento circular de una excéntrica. En primer lugar hay que decir que el motor y el compresor quedan dentro de sobre el carter de plancha de acero soldado, donde en este carter existen unas aletas de enfriamiento. La parte de compresión y el rotor van fijados en columna vertical común. Así como ya hemos citado el gas que es aspirado entra el y la cavidad cilíndrica empujado por una excéntrica comprimiendo y descargando por una perforación longitudinal (línea de descarga) que recorre el conjunto del compresor, por esta razón en estos compresores observaremos alta temperatura dentro del compresor. Por su método de compresión obtiene mucho más rendimiento que el compresor de simple efecto. Siempre se montan acompañados de un pequeño depósito de aspiración o separador 7
de partículas. Encontraremos el compresor rotativo instalado en equipos domésticos de aire acondicionado mayoritariamente. Como dato estos compresores recibían el nombre de compresor hermético Frigidaire.
Partes mecánicas aspiración compresor rotativo. Parte de descarga de compresor rotativo.
COMPRESOR SCROLL Su aspecto exterior es similar al compresor rotativo. La diferencia con respecto a estos difiere en el método de compresión. Este compresor comprime utilizando dos espirales como puede observarse en las fotografías, una se encuentra fija y la otra se desplaza sobre ésta, disminuyendo el volumen y realizando una compresión continua, lo cual hace que su rendimiento aumente considerablemente.
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Por otro lado este compresor tiene pocas partes móviles por lo que disminuye la vibración y el ruido y tiene tolerancia en la admisión de refrigerante en forma de líquido.
Partes interiores del compresor scroll
COMPRESOR TORNILLO Se utilizan para obtener potencias frigoríficas que los compresores de pistón no son capaces de alcanzar. Esta formados por dos husillos helicoidal donde del espacio resultante entre se produce la compresión. Los husillos helicoidales se nombran como primario, provisto de 4 pasos de perfil semicircular y secundario provisto este de 6 pasos. En el espacio resultante es donde a medida que avanza el refrigerante es donde se produce la compresión. Como elemento imprescindible encontramos en todos estos compresores los separadores de aceite. Este tipo de compresor es de apertura gradual a través de la ventana de aspiración del compresor desde el 10% hasta el 100%, esta regulación se lleva a cabo con un pistón de capacidad que abre o cierra el espacio entre los dos tornillos. Son bastante ruidosos y aceptan retornos de líquido, aceptan temperaturas altas de descarga.
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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.
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VÁLVULAS EN EL COMPRESOR La mayoría de las válvulas del compresor reciprocante son del tipo de lengüeta y deben posicionarse adecuadamente para evitar fugas. El más 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. El desplazamiento del compresor lo podemos calcular mediante las formulas siguientes:
MCH= metros cúbicos por hora MCM= metros cúbicos por minuto Cm3/Rev = centímetros cúbicos por revolución D = diámetro del cilindro (cm) L = Largo carrera (cm) N = número de cilindros RPM = Revoluciones por minuto 1000= Centímetros cúbicos por metro.
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 11
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 motocompresor. 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.
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CONCLUSIONES
Aquí mencionamos: Que hay una gran clasificación de los compresores para refrigeración los cuales son:
Compresor hermético Compresor semi-hermetico Compresores abiertos Compresor rotativo Compresor scroll Compresor tornillo
Los que usamos para Refrigeración Domestica son los de tipo de Compresores herméticos. Las partes del Compresor hermético son las siguientes:
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PREGUNTAS 1. ¿Qué es un compresor? Son máquina que eleva la presión de un gas o de un vapor ya que esta máquina comprime y luego expulsa con fuerza su presión. 2. ¿Qué tipos de compresores existen? Alternativo, Herméticos, semiherméticos, rotativo, tornillo, centrífugos y scroll. 3. ¿En donde utilizamos los compresores herméticos? Son utilizados en refrigeradoras domesticas, heladeras, neveras, cámaras hasta cuartos fríos. 4. ¿Qué diferencia hay entre los compresores herméticos y rotativos? Que en los herméticos utilizan de forma alternativamente el pistón (sistema mecánico), mientras que el otro utiliza un rotor(embobinado, sistema eléctrico). 5. ¿Cuáles son las funciones de los compresores en Refrigeración? 1. Succiona el gas y este mismo lo reduce hasta alcanzar su punto adecuado. 2. El compresor eleva su presión del refrigerante a un punto alto y lo descarga. 6. ¿Qué nombre reciben las tuberias del moto-compresor? Descarga y Succión 7. ¿Qué diferencia hay entre Descarga y Succión? Que la tubería de succión tiene más diámetro que la descarga. 8. ¿Qué medida de diámetro hay entre Descarga y Succión? La diferencia debe ser 1/16 a favor a la Succión. 9. ¿Cómo identificamos que tipo de refrigerante utiliza el compresor? Revisar en la ficha técnica del compresor sino tuviera extraerle un poco de aceite. 10. ¿Cómo verificamos el estado del moto-compresor? 1.-medimos en la escala de ohmios en los 3 diferentes bornes nos dan las medidas se suman entre si y el numero más bajo es el común, el numero intermedio es marcha, el numero mayor es arranque luego utilizamos nuestro arrancador. 2.-con los manómetros en alta medimos la descarga tiene que dar como mínimo 150psi en 3seg. Y luego con el manómetro de baja en la Succión debe marcar 20psi en 16seg. Como mínimo. Así verificamos el estado del compresor. 14
ANEXOS
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BIBLIOGRAFIA
http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_reciprocante
http://html.rincondelvago.com/compresores_aire-acondicionado.html
http://frionline.net/articulos-tecnicos/71-tipos-de-compresores-pararefrigeracion.html
http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_%28m%C3%A1quina%29
http://www.proyectosfindecarrera.com/tipos-compresores.htm
http://www.repalco.cl/Manuales/Grasso/Manual-del-Usuario-RC-PistonesGeneral.pdf
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