viernes, 30 de septiembre de 2011

Motocompresor hermético reciprocante o alternativo.

Moto compresor hermético reciprocante o alternativo.

Este componente, conocido también como unidad sellada, compresor o simplemente (e impropiamente así llamado) "motor", consiste en un conjunto compresor - motor, ensamblados bajo estrictas normas de limpieza y con tolerancias y ajustes de alta precisión y sujetos dentro de una carcaza soldada herméticamente la cual es previamente configurada habiéndose soldado eléctricamente a ella: un conector eléctrico de tres pines para la alimentación de las bobinas de marcha [M], arranque [A] y común [C] del motor; y unidos por soldadura fuerte un mínimo de tres (y un máximos de cinco) tubos destinados a conectar el compresor con el sistema de refrigeración en que vaya a ser empleado.

Fig. No. Motocompresor hermético de potencia fraccionaria.

• Rangos de aplicación.

Los compresores pueden clasificarse según su rango de aplicación, disposición para el arranque y gas refrigerante, en las siguientes familias:

Presión de retorno

Par de arranque

Gas refrigerante

Baja presión de retorno [LBP] (low back pressure)

Normal [LST] (low starting torque)

R12, R134a, R600a, R22, R502, R404A, R507, R290, etc.

Alto par de arranque [HST] (high starting torque)

Presión de retorno media [MBP] (middle back pressure)

Normal [LST] (low starting torque)

Alto par de arranque [HST] (high starting torque)

Presión de retorno alta [HBP] (high back pressure)

Normal [LST] (low starting torque)

Alto par de arranque [HST] (high starting torque)

Presión de retorno alta / aire acondicionado

Normal [LST] (low starting torque)

Presión de retorno comercial [CBP] (commercial back pressure)

Normal [LST] (low starting torque)

Alto par de arranque [HST] (high starting torque)

Donde se definen:

Rango de aplicación

Temperatura de evaporación

ºC

ºF

Baja presión [LBP]

-34.4~ -12.2

-30 ~ -10

Presión comercial [CBP]

-1708 ~ 10.0

0 ~ 50

Media / Alta presión MBP/HBP

-20.0 ~ 12.8

-4 ~ 55

Aire acondicionado / Alta presión HMP/AC

0.0 ~ 12.8

32 ~ 55

Par de arranque.

Normal [LST] (bajo par de arranque): No requiere capacitor de arranque y se diseña para que arranque cuando las presiones en el sistema alcanzan a equilibrarse en los valores máximos establecidos para cada gas refrigerante ya vistos más arriba en este mismo capítulo. Normalmente se emplean solo en sistemas que funcionan con tubo capilar. Pueden estar dotados de un capacitor de marcha, pero este sólo se emplea para aumentar la eficiencia del compresor. Ocasionalmente pueden encontrarse compresores con motores de bajo par de arranque a los cuales se ha conectado un capacitor de arranque para asistirlo cuando las condiciones de tensión de línea son bajas y dificultan el arranque. Esto aumenta el par de arranque aproximadamente un 30 ~ 50%, pero no logra el mismo efecto que se obtiene en un motor diseñado para alto par de arranque, donde este llega a ser 100% mayor que el de un motor de bajo par de arranque.

Alto par de arranque: El motor está diseñado para arrancar cuando se alimenta su bobina auxiliar a través de un capacitor de arranque cuyo valor de capacitancia es calculado para lograr el máximo par de arranque posible cuando se lo conecta con un bobinado de las características propias de ese motor. Montar un capacitor de otro valor no va a lograr el mismo efecto y puede provocar tensiones eléctricas mayores en las bobinas del motor. Están diseñados para aplicaciones en las cuales es impredecible conocer si las presiones del sistema alcanzarán el equilibrio mencionado más arriba, antes que el compresor reciba la señal de arranque, tal como aplicaciones comerciales donde la apertura de puerta del artefacto es frecuente.

El gas que se vaya a emplear en un determinado compresor determina, entre otras cosas, el torque de arranque necesario pues las presiones del sistema varían notablemente entre unos y otros y esto debe tenerse en cuenta al diseñar el motor correspondiente, también fija las limitaciones a tener en cuenta en función de las características de seguridad del gas (inflamable o no, entre otras) pues de ello depende el tipo de accesorios requeridos (normales o herméticamente sellados, etc.)

• Consideraciones particulares relacionadas con el rango de aplicación de un compresor.

En aplicaciones domésticas particularmente, es muy importante verificar que la presión de succión del compresor esté dentro del rango aceptable según su clasificación [LBP - MBP - HBP - AA] puesto que ello esta vinculado con la temperatura de retorno del gas y su efecto de contribución al enfriamiento del compresor. Una presión de retorno más elevada significa gas más caliente y menos enfriamiento. En algunos casos, el fabricante especifica un rango extendido de aplicación, o sea que el mismo compresor puede funcionar en LBP, MBP o HBP, con solo cambiar algunos componentes, tales como relé y protector térmico, pero antes de tomar la decisión de emplear un determinado tipo de compresor el técnico debe verificar las especificaciones del fabricante.

En refrigeración doméstica, la mejor presión de retorno posible, siempre y cuando se cumplan todos los requisitos de enfriamiento solicitados por la aplicación para la mercadería contenida, o sea, una vez lograda la temperatura de evaporación deseada, es la más baja presión posible, sin que en ninguna condición de trabajo esta llegue a alcanzar niveles de vacío.

• Capacidad del compresor.

Definamos primero las condiciones de medición de capacidad de un compresor establecidas por ASHRAE, que son las que emplean la gran mayoría de fabricantes de compresores para clasificar sus productos:

Temperaturas

ASHRAE

ºC / (ºF)

LBP

CBP

M/HBP

HBP/AC

Evaporación

-23,3 / (-10)

-6,7 / (20)

7,2 / (45)

7,2 / (45)

Condensación

54,4 / (130)

54,4 / (130)

54,4 / (130)

54,4 / (130)

Gas de retorno

32,2 / (90)

35,0 / (95)

35,0 / (95)

35,0 / (95)

Líquido

32,2 / (90)

46,1 / (115)

46,1 / (115)

46,1 / (115)

Ambiente

32,2 / (90)

35,0 / (95)

35,0 / (95)

35,0 / (95)

Estas son las condiciones de ensayo que deben ajustarse en el calorímetro donde se esté determinando la capacidad de un compresor. La capacidad frigorífica, medida en estas condiciones, es la que permite comparar dos compresores, cualquiera sea su fabricante. Normalmente se efectúa el ensayo a 60 Hz y a la tensión para la cual fue diseñado el motor. La capacidad equivalente a 50 Hz puede calcularse dividiendo la capacidad a 60 Hz por 60 y multiplicándola por 50 pues la capacidad es función del rendimiento volumétrico, que es proporcional a la velocidad del motor y puesto que la velocidad es proporcional a la frecuencia, la relación se mantiene para la capacidad.

La capacidad del compresor puede expresarse en Kcal/hr en el Sistema Internacional o Btu/hr en el sistema inglés, con la siguiente relación entre ellas:

1 Btu/hr = 0,252 kcal/hr = 252 cal/hr

La costumbre ha popularizado el uso del término HP para definir la capacidad de un compresor, denominación que tiene su origen histórico en la época de la máquina de vapor, de donde provienen las definiciones siguientes:

Media / Alta Presión de Evaporación [M/HBP] y Acondicionamiento de aire [HBP-AC]:

Capacidad en HP = (Capacidad frigorífica en Btu/h @ 60 HZ)/12000

Ejemplo: un compresor que rinde 24.000 Btu/hr, [medidos en condiciones ASHRAE @ 60 Hz] es llamado un compresor de 2 HP.

Presión Comercial [CBP]

Capacidad en HP = (Capacidad frigorífica en Btu/h @ 60 HZ)/8000

Ejemplo: un compresor que rinde 4.000 Btu/hr, [medidos en condiciones ASHRAE @ 60 Hz] es llamado un compresor de 1/2 HP.

Baja Presión [LBP]

Capacidad en HP = (Capacidad frigorífica en Btu/h @ 60 HZ)/4000

Ejemplo: un compresor que rinde 1.000 Btu/hr, [medidos en condiciones ASHRAE @ 60 Hz] es llamado un compresor de 1/4 HP.

Sin embargo, los fabricantes de compresores se han desviado un poco de estas equivalencias y puesto que se obtienen mayores coeficientes de desempeño en la actualidad [COP] ("Coefficient of performance" por sus iniciales en inglés) para un mismo desplazamiento volumétrico del compresor, en la actualidad se han abandonado estas equivalencias atribuyéndose a los compresores valores en HP que no coinciden totalmente con estos criterios.

Es recomendable que los técnicos conozcan la capacidad frigorífica de un compresor al hacer un reemplazo por otro de otra marca o idealmente el desplazamiento volumétrico puesto que esto es lo que determina la verdadera equivalencia en cuanto a la aplicación determinada. Un mejor COP le permitirá reducir el consumo de energía, pero en lo que respecta al trabajo termodinámico, es mejor indicativo emplear el desplazamiento volumétrico o cilindrada al momento de tomar una decisión de sustitución de compresores.

• Tipos de motores herméticos de potencia fraccionaria.

Los motores eléctricos de estos compresores son del tipo monofásico, de inducción, de potencia fraccionaria (menor que ½ HP) y puede clasificarse por su forma de arrancar y posterior funcionamiento, en tres familias principales:

Motor Eléctrico

•Arranque por fase dividida:

RSIR [ por sus iniciales en inglés: "Resistance Start Induction Run" ] o PTCSIR [ por sus iniciales en inglés: "PTC Start Induction Run” ].

En estos casos se emplean uno u otro de los siguientes tipos de relé:

Relé amperométrico.

Relé "PTC" [por sus iniciales en inglés: Positive Temperatura Coefficient].

Relé voltimétrico. (Poco empleado en refrigeración doméstica pero sí en aire acondicionado).

Motores con torque normal de arranque, adecuados para aplicación en sistemas de refrigeración con dispositivo de control de flujo de refrigerante por tubo capilar, en los cuales las presiones alcanzan el equilibrio antes del arranque. El relé alimenta la bobina de arranque directamente hasta que la corriente en la bobina de marcha indica que el rotor ha alcanzado velocidad suficiente para generar su propio campo electromagnético rotativo que mantiene el movimiento.

Circuito de arranque RSIR.


+

Circuito de arranque PTCSIR.


• Arranque con capacitor: CSIR [por sus iniciales en inglés "Capacitor Start Induction Run"] o PTCCSIR [por sus iniciales en inglés: "PTC Capacitor Start Induction Run”].

Los relés son similares a los descritos precedentemente pero están dotados de contactos adicionales para la conexión del capacitor de arranque.

Motores con alto torque de arranque. Para lograrlo emplean un capacitor electrolítico conectado en serie con la bobina de arranque que solo se energizan durante los instantes en que está conectada esta bobina a través de los contactos del relé de arranque, tal como en el caso anterior.

Circuitos de arranque CSIR [con relé amperométrico y relé voltimétrico].

Son aptos para empleo en sistemas de refrigeración con dispositivo de control de flujo de refrigerante por tubo capilar o válvula de expansión, permitiendo el arranque aún cuando las presiones del sistema no hayan alcanzado el equilibrio.

• Con capacitor de marcha: PSC [por sus iniciales en inglés "Permanent Split Capacitor"].

Motores con torque normal de arranque. Utilizan un capacitor de marcha conectado en serie con la bobina de arranque, que se mantiene energizada; de esta manera la eficiencia del motor es superior a la de los motores RSIR. Se los emplea en aplicaciones con dispositivo de control de flujo de refrigerante por tubo capilar, donde las presiones del sistema alcanzan el equilibrio antes del arranque.

Circuito de arranque PSC.

• Arranque con capacitor, marcha con capacitor: CSR [por sus iniciales en inglés: Capacitor Start and Run].

Motores con alto torque de arranque. Emplean un capacitor de arranque y uno de marcha, conectados mediante un relé voltimetrito. Son aplicados en sistemas con dispositivo de control de flujo de refrigerante por tubo capilar o válvula de expansión en los cuales no se alcanza el equilibrio de presiones antes del arranque. Al igual que los motores PSC ofrecen un mejor nivel de eficiencia (menor consumo de corriente).

Circuito de arranque CSR.

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