Todo sistema mecánico esta provisto de un elemento principal que hace
que el líquido o fluido circule en todo el sistema para lograr que se produzca
el efecto esperado. En este caso los sistemas de refrigeración tienen un
elemento principal que se llama compresor, cuya función es succionar y
comprimir el refrigerante, que circula en todo el sistema, éste a su vez esta
dividido de acuerdo a su funcionamiento en diferentes tipos siendo uno de ellos
el compresor reciprocante Ver figura
Fig. 3. Compresor hermético para aire acondicionado.
Fig. 3. Compresor hermético para aire acondicionado.
El compresor se considera el elemento principal del sistema y esta constituido por las siguientes partes:
En la figura No. 4 se muestra las partes que
integran al compresor hermético.
Fig.4. Partes que integran al Compresor Hermético
Fig.4. Partes que integran al Compresor Hermético
Cuerpo o carcasa
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Biela
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Bornes eléctricos
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Plato de válvulas
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Tubos de conexión (de succión, de descarga, y apéndice de carga)
|
Válvulas de aspiración y descarga
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Pistones
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Estator
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Cilindros
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Eje rotor
|
Cilindros de aspiración y descarga
|
Los compresores reciprocantes generalmente son
una bomba del tipo pistón y cilindro, las partes principales incluyen el
pistón, cilindro, biela de conexión, cabeza del cilindro y válvulas; estos
elementos realizan la función de succionar y comprimir de la siguiente forma.
Cuando el estator recibe la energía eléctrica,
se crea un campo magnético, que hace que el eje rotor empiece a girar
moviéndose de esta forma el pistón, en el desplazamiento descendente del pistón
se origina un área de presión baja entre la parte superior del pistón, el
cabezal del cilindro y la línea de succión del evaporador. Esta serie de
actividades origina que el vapor de refrigerante caliente entre a esta área de
baja presión y temperatura.
En el desplazamiento de descarga (compresión) del pistón se actúa sobre
un área superficial considerable de gas y se comprime al mismo para forzarlo a
alta presión y mayor temperatura con el propósito de que se mueva, a través de
una abertura de válvula pequeña hacia el condensador por la línea de descarga.
Como se muestra en la fig.No.5
 |
Admisión
|
Eescape
|
Fig. No 5.
Las válvulas en el cabezal del cilindro están diseñadas de tal forma
que, dependiendo de la parte del desplazamiento, una se encuentra abierta
mientras que la otra está cerrada. Estas válvulas controlan parte del
refrigerante gaseoso dirigiéndolo para que entre por la abertura hueca o la
descarga a presión a través de las aberturas de las válvulas hacia el
condensador.
Al regresar de la parte superior de su desplazamiento, el pistón permite
nuevamente la entrada de refrigerante y el ciclo continúa. La biela de conexión
origina que el pistón ascienda y descienda (movimiento aleatorio). La biela de
conexión esta acoplada con un cigüeñal giratorio y sirve para cambiar el
movimiento rotatorio en movimiento lineal (rectilíneo).
COMPRESORES ROTATIVOS DE PALAS DESLIZANTES.
Los compresores rotativos de rotor único cilíndricos, pueden ser:
compresores de rodillo y compresores de palas.
COMPRESOR DE RODILLO.
En los compresores de rodillo el eje motor y el eje del estator son
concéntricos, mientras que el eje del rotor es excéntrico una distancia e
respecto a ellos, Fig II.9. Al deslizar el rotor sobre el estator se establece
entre ellos un contacto, que en el estator tiene lugar a lo largo de todas y
cada una de sus generatrices, mientras que en el rotor sólo a lo largo de una
A, la correspondiente a la máxima distancia al eje motor.
El pistón deslizante, alojado en el estator, se aprieta y ajusta contra
el rotor mediante un muelle antagonista ubicado en el estator. La admisión del
vapor se efectúa a través de la lumbrera de admisión y el escape a través de la
válvula de escape.
El vapor aspirado en el compresor, que llena el espacio comprendido
entre el rotor y el estator, se comprime de forma que, al girar, disminuye
progresivamente su espacio físico (cámara de trabajo), Fig II.10, hasta que
alcanza la presión reinante en la válvula de escape, que en ese momento se
abre, teniendo lugar a continuación la expulsión o
descarga del vapor.
Fig II.9.- Compresor rotativo de pala deslizante
Siendo D el diámetro interior del estator, d el diámetro del rotor, L la longitud de
contacto (rotor-estator) y n el numero de revoluciones por minuto (rpm) del rotor; la excentricidad e es la
distancia entre el eje motor y el eje del estator.
Fig II.10.- Funcionamiento de un compresor de rodillo de pala deslizante
COMPRESOR DE PALAS.
En este compresor el eje motor es excéntrico respecto al eje del estator
y concéntrico respecto al eje del rotor Fig II.11. El rotor gira deslizando
sobre el estator, con cinemática plana (radial), en forma excéntrica respecto a
la superficie cilíndrica interior del estator, estableciéndose un contacto que,
en el estator tiene lugar sobre una única generatriz, mientras que en el rotor
tiene lugar a lo largo de todas sus generatrices; el rotor es un cilindro hueco
con ranuras radiales en las que las palas están sometidas a un movimiento de
vaivén, (desplazadores).
Bajo la acción de la fuerza centrífuga, las palas (1 ó más) aprietan y ajustan sus extremos libres deslizantes a la superficie interior del estator, al tiempo que los extremos interiores de dichas palas se desplazan respecto al eje de giro.
Fig. II.11.- Compresor de palas monocelular.
Fig. II.12.-Compresor bicelular.
Fig II.13.-Compresor
multicelular
El funcionamiento del compresor de una pala es
similar al del compresor de rodillo, siendo el volumen desplazado VD idéntico,
el cual se puede incrementar añadiendo más palas o aumentando la excentricidad
e.
La ubicación de la lumbrera de admisión en el estator, para una posición fija de la generatriz de contacto (rotor-estator), se fija de forma que el rendimiento volumétrico no disminuya demasiado, para así conseguir en el compresor un volumen desplazado VD máximo; esto implica que hay que situar la lumbrera de forma que el espacio comprendido entre dos palas consecutivas sea el máximo posible, en el instante en que la segunda pala termine de atravesar dicha lumbrera; a continuación este espacio físico en su giro hacia la válvula de escape, disminuye, dando lugar a la compresión del vapor hasta alcanzar la presión de salida, momento en que se efectúa el escape a través de la válvula correspondiente.
En el compresor monocelular (una pala), la
posición de la lumbrera de admisión tiene que estar lo más cerca posible de la
generatriz A de contacto (rotor-estator), Fig II.10, siendo el desplazamiento
teórico (cámara de trabajo) idéntico al de un compresor de rodillo.
En el compresor bicelular (dos palas), la
posición de la lumbrera de admisión es la indicada en la Fig II.12, siendo el
volumen teórico desplazado (cámara de trabajo) proporcional a dos veces el área
sombreada, que es la máxima que geométricamente se puede conseguir.
En el compresor multicelular, (cuatro o más
palas), la posición de la lumbrera de admisión es la indicada en la Fig II.13,
siendo el volumen teórico desplazado proporcional a cuatro veces el área
sombreada, que es la máxima que se puede obtener.
Se observa que el desplazamiento aumenta con
el número de palas (2, 4... veces el área sombreada), llegándose a construir
compresores con 6, 8 y hasta 10 palas; con compresores de más de 10 palas no se
generan ganancias sensibles en el volumen desplazado.
El volumen desplazado crece aumentando la
excentricidad e (o lo que es lo mismo disminuyendo el diámetro d, para un
diámetro D constante); esta solución genera un aumento de la fuerza centrífuga
a la que están sometidas las palas, por lo que se ocasiona un rozamiento
excesivo entre éstas y el estator, con su consiguiente deterioro y desgaste.
Otra solución consiste en incrementar el
número de palas que permite reducir la excentricidad y los efectos
perjudiciales de la fuerza centrífuga.
Fig II.14.- Funcionamiento del
compresor multicelular.
Rendimiento volumétrico
Como no existe expansión del vapor entre las
presiones de salida y entrada, el rendimiento volumétrico de este tipo de
compresores es excelente, por lo que a bajas presiones de aspiración pueden
funcionar de forma más eficiente que los alternativos.
Rendimientos indicado y mecánico
Los valores de estos rendimientos son análogos
a los que se presentan en los compresores alternativos.
Lubricación
La lubricación es esencial para la buena
conservación mecánica de los distintos órganos, y ara obtener un buen
rendimiento.
El aceite ayuda al sellado de las holguras
mecánicas y evita las fugas de vapor internas; una eficiencia en la lubricación
se traduce en una caída de presión y de rendimiento.
Estos compresores funcionan con una cantidad
de aceite superior a la de los alternativos de a misma potencia frigorífica,
por lo que a la salida disponen de un separador de aceite.
Campo de utilización.
En cuanto al volumen desplazado, los
compresores rotativos de rotor único se sitúan entre los alternativos y los
centrífugos, es decir:
Teniendo en cuenta la magnitud del volumen de vapor (o gas) desplazado y su elevado rendimiento a bajas presiones de aspiración, les hace útiles en acondicionadores de aire e industrialmente como compresores booster en circuitos de compresión escalonada.
Teniendo en cuenta la magnitud del volumen de vapor (o gas) desplazado y su elevado rendimiento a bajas presiones de aspiración, les hace útiles en acondicionadores de aire e industrialmente como compresores booster en circuitos de compresión escalonada.
Por razones constructivas, raramente trabajan
por encima de, 3 ÷ 5 Kg/cm2, no sobrepasando relaciones de compresión mayores
de 7.
Ventajas.
Son máquinas poco ruidosas, no necesitan
válvula de admisión por lo que el vapor aspirado entra de manera continua, y
como no existen espacios muertos perjudiciales los rendimientos volumétricos
son muy altos.
Inconvenientes.
Su fabricación exige una gran precisión.
COMPRESOR ROTATIVO TIPO SCROLL.
Aunque el compresor Scroll, o de espiral fue
descrito por primera vez en 1905 por el francés León Creux, sólo las recientes
técnicas de mecanización por control numérico han hecho posible la fiabilidad
de fabricación imprescindible para este tipo de compresores, cuyo diseño se basa
principalmente en la consecución de tolerancias muy estrechas en piezas de
forma geométrica complicada, como es el caso de los perfiles en espiral.
El compresor Scroll se puede considerar como
la última generación de los compresores rotativos de paletas, en los cuáles
éstas últimas han sido sustituidas por un rotor en forma de espiral.
Fig II.15.- Vista del conjunto
árbol motor-rotor del compresor Scroll.
Fig
II.16.- Volutas fija y móvil
Como se puede comprobar, hay otra diferencia
fundamental respecto a los compresores rotativos de paletas, y es la de que la
espiral móvil del rotor no gira solidariamente con este último, sino que sólo
se traslada con él paralelamente a sí misma.
Rodadura sin deslizamiento.- En la teoría de
engranajes, los flancos de los dientes de un par de ruedas dentadas se diseñan
de modo que sean perfiles de evolvente de círculos (la evoluta es, en este caso
particular, un circulo denominado circulo base), con el objeto de conseguir así
que los dientes rueden uno sobre el otro sin deslizamiento.
En el caso del compresor Scroll, el hecho de que los perfiles de las dos
espirales sean de evolvente, permite a la espiral móvil rodar sin deslizamiento
sobre la espiral fija, cumpliéndose en todo momento la alineación de los
centros de las dos espirales y el punto de contacto entre ambas.
Funcionamiento.- En este tipo de
compresores, las celdas o cámaras de compresión de geometría variable y en
forma de hoz Fig II.15 están generadas por dos caracoles o espirales idénticas,
una de ellas, la superior, fija (estator), en cuyo centro está situada la
lumbrera de escape, y la otra orbitante (rotor), estando montadas ambas frente
a frente, en contacto directo una contra la otra Fig II.16.
Fig II.17.a- Vistas del compresor Scroll en diversas etapas de funcionamiento
Fig II.17.a- Vistas del compresor Scroll en diversas etapas de funcionamiento
Fig II.17.b- Vistas del
compresor Scroll en diversas etapas de funcionamiento
a) Uno de rotación de 360º alrededor de su eje, (que tendría lugar igualmente sí el valor de e fuera nulo)
La espiral fija y la móvil cuyas geometrías se mantienen en todo instante desfasadas un ángulo de 180º, merced a un dispositivo antirotación, están encajadas una dentro de la otra de modo que entre sus ejes hay una excentricidad e, Fig II.16 en orden a conseguir un movimiento orbital de radio e del eje de la espiral móvil alrededor del de la espiral fija. Fijándose exclusivamente en el conjunto (árbol motor-rotor) Fig II.15, con cada giro de 360º del árbol motor se imprime a la espiral inscrita en el plato, rotor excéntrico, los dos movimientos siguientes:
a) Uno de rotación de 360º alrededor de su eje, (que tendría lugar igualmente sí el valor de e fuera nulo)
b) Otro simultáneo de traslación paralela a si misma alrededor del eje del árbol motor (que no se produciría si el valor de e fuese nulo).
Si se desea que la espiral describa únicamente éste último movimiento de traslación orbital sin la rotación producida por el hecho de estar solidariamente sujeta al plato, es necesario eliminar mediante un dispositivo antirotación, ésta última unión rígida, lo que se consigue montando la espiral móvil sobre un simple cojinete vertical de apoyo, concéntrico con ella.
Si se desea que la espiral describa únicamente éste último movimiento de traslación orbital sin la rotación producida por el hecho de estar solidariamente sujeta al plato, es necesario eliminar mediante un dispositivo antirotación, ésta última unión rígida, lo que se consigue montando la espiral móvil sobre un simple cojinete vertical de apoyo, concéntrico con ella.
De esta manera, el giro del árbol motor o cigüeñal arrastra al conjunto del caracol móvil, haciéndole describir alrededor del árbol motor (y por lo tanto alrededor del centro del caracol fijo, punto donde está situada la lumbrera de escape), una órbita de radio e sin rotación simultánea.
El funcionamiento se puede descomponer en las tres fases siguientes:
Como consecuencia de este movimiento, las mencionadas celdas, y el vapor atrapado en ellas, son empujadas suavemente hacia el centro de la espiral fija, al mismo tiempo que su volumen se va reduciendo progresivamente, comprimiendo el vapor; cuando éste llega al centro de la espiral fija, se pone en comunicación con la lumbrera de escape ubicada en él, produciéndose de esta manera la descarga del vapor.
El funcionamiento se puede descomponer en las tres fases siguientes:
Aspiración: en la primera órbita, 360º, en la parte exterior de las espirales se forman y llenan completamente de vapor a la presión p1 dos celdas de volumen V1
Fig II.18.- Diversas posiciones de las volutas.
Compresión: en la segunda órbita, 360º, tiene lugar la compresión a medida que dichas celdas disminuyen de volumen y se acercan hacia el centro de la espiral fija, alcanzándose al final de la segunda órbita, cuando su volumen es V2, la presión de escape p2.
Descarga: en la tercera y última órbita, puestas ambas celdas en comunicación con la lumbrera de escape, tiene lugar la descarga (escape) a través de ella.
Cada uno de los tres pares de celdas, estarán en cada instante en alguna de las fases descritas, lo que origina un proceso en el que la aspiración, compresión y descarga tienen lugar simultáneamente y en secuencia continua, eliminándose por esta razón las pulsaciones casi por completo.
PRESIÓN FINAL DE COMPRESIÓN..
Todo lo dicho para los compresores helicoidales, es válido también para el compresor Scroll.
Al igual de lo que acontecía con el compresor helicoidal, en el caso del Scroll pueden asimismo presentarse los tres casos representados en la Fig II.19.
REGULACIÓN DE LA CAPACIDAD.
Algunas compresores utilizan una válvula deslizante o de corredera montada en el estator, que permite abrir secuencialmente una serie de lumbreras de by-pass practicadas en el fondo de él, variándose de esta forma el valor del volumen V1 de vapor realmente admitido en el compresor, sistema similar al descrito en la regulación de los compresores de tornillo.
Fig II.19.-Presión final de compresión; casos posibles.
Si todas las lumbreras de by-pass permanecen cerradas, únicamente queda abierta la de escape, proporcionando el compresor en este caso el máximo de su capacidad. Este sistema consigue una regulación suave y progresiva de la capacidad del compresor.
Otros compresores consiguen un cierto grado de regulación mediante la fabricación de unidades múltiples equipadas con dos o más compresores Scroll de tamaños iguales, o diferentes, montados en paralelo, lo que permite cubrir una amplia gama de capacidades frigoríficas y fraccionar la potencia frigorífica de modo escalonado.
A título de ejemplo, una unidad tándem compuesta por dos compresores diferentes, uno del 40% y el otro del 60% de la potencia frigorífica total, posibilita el escalonamiento siguiente: 40% (funcionando sólo el primero), 60% (ídem el segundo) y 100% (ídem los dos).
Para los tamaños pequeños, y si la frecuencia de paradas y puestas en marcha no es excesiva, se utiliza el control “on-off”, parando y arrancando el motor por medio de un termostato o un presostato.
CAMPO DE UTILIZACIÓN.
Se emplean en el campo de los pequeños desplazamientos (aire acondicionado y bomba de calor en viviendas) para potencias frigoríficas comprendidas entre 5 y 100 kW, ocupando un espacio intermedio entre los compresores rotativos y los alternativos. Hasta la fecha se fabrican solamente herméticos.
El vapor se introduce en la carcasa del compresor, por su parte inferior, en donde está situado el motor, pasando por entre los devanados del Lubrica y rotor, refrigerándolos; a la salida del motor el vapor reduce su lubricación facilitándose de este modo la separación de la mayor parte del aceite arrastrado por el vapor de aspiración.
LUBRICACIÓN.
La lubricación de los dos cojinetes del cigüeñal y el de apoyo de la espiral móvil, se realiza con aceite impulsado a través del interior del cigüeñal mediante una bomba centrífuga sumergida en el cárter y movida por el mismo cigüeñal.
Este circuito de aceite está separado de las superficies de contacto de ambas espirales, cuya lubricación está asegurada por la pequeña cantidad de aceite arrastrado por el vapor de aspiración.
PÉRDIDAS MECÁNICAS POR ROZAMIENTO.
La inexistencia de juntas y segmentos en los compresores Scroll, característica común también a los helicoidales, hace que las pérdidas mecánicas por rozamiento en este tipo de compresores, sean más bajas en comparación con las que se producen en los compresores alternativos.
ESTANQUEIDAD.
Para conseguir la estanqueidad suelen llevar mecanizada en el borde superior de ambas espirales una ranura que cumple el mismo cometido de sellado que los segmentos en los pistones de los compresores alternativos.
Si entre ambos lados de la ranura (dos celdas en diferentes estadios de compresión) existe una diferencia de presiones Dp, el caudal de fluido (vapor o gas) que se filtrará de una celda a la otra, disminuyendo el rendimiento volumétrico del compresor, será tanto menor cuanto mayor sea la resistencia que se oponga a dicho flujo.
Esta resistencia, que es función de la holgura existente entre las superficies en contacto de ambas espirales, se aumenta practicando la ranura antes mencionada, que recibe el nombre de cámara de alivio. Su misión es originar un ensanchamiento brusco seguido de una contracción de la vena fluida, dos resistencias adicionales que no se presentarían de no existir dicha acanaladura. La diferencia de presiones P1 entre dos cámaras de compresión adyacentes, es siempre menor que la (pc - pe) generada por el compresor, lo que evidentemente disminuye todavía más el riesgo de fugas y filtraciones.
Ventajas.
Los circuitos frigoríficos y de bomba de calor que utilizan compresor Scroll alcanzan valores del COP inusualmente altos, posibles únicamente debido al elevado rendimiento volumétrico que tiene este compresor para todas las condiciones de funcionamiento que pueden presentarse (relaciones de compresión diversas).
Las causas de este buen rendimiento volumétrico son:
a) Inexistencia de espacio muerto perjudicial.
b) Ausencia de válvulas de admisión y escape así como de segmentos que elimina tanto posibles retrasos en su apertura como inestanqueidades.
c) El contacto, tanto en los flancos de las espirales como en sus bases y bordes superiores, es perfecto y constante (adaptabilidad axial y radial muy buena).
d) Mínimo efecto de pared merced a la separación física de las zonas de aspiración (exterior espirales) y descarga (interior espirales)
Otra consecuencia beneficiosa del elevado rendimiento volumétrico que poseen este tipo de compresores es su menor desplazamiento o tamaño, comparado con el necesario para un alternativo de la misma potencia frigorífica.
La simultaneidad conque se producen la aspiración, compresión y escape del vapor en un compresor Scroll, en comparación con las fases correlativas en las que ocurren en uno alternativo, hace que las variaciones del par motor en un compresor Scroll sean mucho más reducidas que en uno alternativo, disminuyendo por esta razón los esfuerzos a que está sometido el motor así como las vibraciones; a señalar igualmente la ausencia casi total de pulsaciones.
Como las vibraciones; a señalar igualmente la ausencia casi total de pulsaciones.
Una elevada fiabilidad de funcionamiento, lo que se traduce en un índice muy bajo de fallos, debido principalmente a los tres aspectos de diseño siguientes:
a) Pequeño número de partes móviles, un 60% menos que en un compresor alternativo
b) Ausencia de válvulas
c) Buena resistencia frente a los esfuerzos causados por la llegada al compresor de líquido y/o partículas sólidas (suciedad)
Excelente nivel sonoro, (6 db), menor que el de los compresores alternativos de su rango y esto debido a que la espiral móvil rueda sin deslizamiento sobre la espiral estacionaria
Como la espiral móvil rueda sin deslizamiento sobre la espiral estacionaria, el desgaste experimentado por las superficies espirales en contacto es mínimo.
Tamaño y peso pequeño, un 40% y un 15% menor que el de uno alternativo, respectivamente.
Inconvenientes.
El hecho de no estar inherentemente equilibrado, al contrario de lo que sucede con los compresores de tornillo, impone un límite e impide de modo decisivo la fabricación de compresores Scroll de tamaños grandes.
A presiones de escape altas, las dos espirales, la estacionaria y la orbital, tienden a separarse debido al empuje generado por la presión interna del vapor; esto se traduce en un aumento de las holguras, lo que a su vez reduce el rendimiento del compresor. Para evitar este aspecto negativo, algunos fabricantes utilizan espirales compensadas en presión, haciendo gravitar la presión de alta o una intermedia en el reverso de al menos una de las espirales.
Selección.
La selección del compresor más adecuado a las necesidades de proyecto, se efectúa mediante las curvas características suministradas por el fabricante. En ellas se indica, para cada par de presiones de condensación y evaporación, la potencia frigorífica producida y la eléctrica consumida por cada modelo de compresor que utiliza un fluido frigorígeno determinado y en base a unos valores de recalentamiento y subenfriamiento que varían de unos catálogos a otros. Es norma que los distintos tamaños de compresores de una misma firma tengan idéntico perfil de espirales, pero diferentes alturas axiales y, por lo tanto, distintos desplazamientos.
Suministro estándar
- Compresor cargado con aceite polioléster
- Conexiones Rotalock
- Mirilla de control de aceite (extraíble para montaje en paralelo)
- Conexión tipo obús para llenado y vaciado de aceite
- Soportes de goma
- Termostato de descarga
- Protector de motor INT69-SCY en los modelos ZF y ZS : únicamente 7,5 a 15 HP.
Modelos ZF:
9 modelos de 3 a 15 HP adecuados para sistemas de refrigeración de temperatura media y baja con R404A
y R22 (+7ºC hasta –45ºC).
La diferencia entre los compresores ZS y ZF radica en el enfriamiento adicional que se obtiene en el compresor ZF al inyectar una pequeña cantidad de refrigerante a mitad del proceso de compresión (en el centro de las espirales) mediante una válvula DTC (control de temperatura de descarga) o un tubo capilar, únicamente en los modelos de 7,5 a 15 HP.
Este sistema de inyección resulta muy eficaz y no afecta a la eficiencia volumétrica del compresor.
Este enfriamiento adicional puede asimismo combinarse con el subenfriamiento de líquido añadiendo un economizador por medio del tubo capilar. Ello permite incrementar la capacidad y la eficiencia del sistema.
Modelos ZS:
9 modelos de 3 a 15 HP adecuados para sistemas de refrigeración de temperatura alta y media (+7ºC hasta
–30ºC) con R404A, R134a y R22 .
Modelos ZB:
12 modelos de 2 a 15 HP adecuados para sistemas de refrigeración de temperatura alta y media (+10ºC hasta –30ºC) con R404A, R134a, R407C y R22 .
Accesorios (obligatorios)
- Únicamente ZF: Válvula DTC (control de temperatura de descarga) en los modelos ZF09 a ZF18.
- ZF24 a ZF48: Tubo capilar
- Válvulas Rotalock
- Subenfriador (intercambiador de placas), sólo ZF
- Calentador de cárter (tipo envolvente)
- Soportes rígidos para montaje en paralelo
Para los sistemas de refrigeración en los que se requieren niveles de ruido muy reducidos, para todos los compresores scroll se pueden suministrar fundas insonorizantes. En las pruebas realizadas en Copeland con estas fundas se ha obtenido una reducción de ruido de 7 dBA.
Denominación de modelos
1 Z = Scroll
2 F = Temperaturas medias / bajas
S = Temperaturas altas / medias
B = temperaturas altas / medias
3 Capacidad nominal en BTU/h a 60 Hz; multiplicador "K" para 1000 y "M" para 10000
4 Variante de modelo
5 Aceite polioléster
6 Versión de motor
7 551: Tubos roscados Rotalock, mirilla de control de aceite, válvula de obús.
556: Tubos roscados Rotalock, mirilla de control de aceite, válvula DTC, válvula de obús.
LÍNEA DE COMPRESORES HERMÉTICOS.
POTENCIA
NOMINAL EN HP
CARACTERÍSTICAS
Y CONEXIONES BÁSICAS,
El moto-compresor se encuentra encerrado dentro de una
carcasa formada por dos piezas de chapa de acero forjado soldadas entre sí. Su
diseño es tal, que ha sido concebido para no ser desensamblado con el propósito
de efectuar posibles reparaciones. El motor eléctrico es enfriado por los gases
de la succión en todos los modelos. La carcasa se llena con dichos gases, que
son posteriormente conducidos a los cilindros, comprimidos y descargados fuera
del compresor hacia el condensador.
Las conexiones de Succión y de Descarga pueden ser para
unión soldada o roscada.
Existen modelos de 1, 2, o 4 cilindros, según cual sea la
línea de producto considerada.
TIPOS DE CUERPOS
EN COMPRESORES HERMÉTICOS.
Dependiendo
del modelo, los cuerpos de los compresores pueden tener 1, 2 o 4 cilindros. Los
modelos “A” y “R” tienen un solo cilindro. Los “C” dos cilindros y los “B”/“Q”
tienen 4, aunque dispuestos en forma distinta a la que le correspondería a los
ejemplos aquí mostrados. En la figura pueden verse cuerpos de compresores de
uno y dos cilindros. Nótense los orificios donde el cuerpo del Estator del
motor estará atornillado.
DISPOSICIÓN
MOTOR / COMPRESOR.
Estos son los compresores de la línea “A”, en los que el
motor está debajo y el único pistón arriba.
CONFIGURACIÓN
ESTATOR-BLOQUE.
La familia “B” posee una construcción interna particular,
si se los compara con el resto de los compresores herméticos Copeland. El
Estator está clavado al cuerpo y no atornillado como en el resto de los
compresores herméticos.
Esto le da una mayor solidez a la unión y permite una
mejor disipación de calor en la masa del cuerpo del compresor.
COMPONENTES
INTERNOS DE COMPRESORES CRK*6.
Este es el interior de un compresor CRK*6, de alta
eficiencia.
COMPONENTES
MECÁNICOS: RESORTES, BUJES, CIGÜEÑAL.
ATRIBUTOS
DE S COMPONENTES MECÁNICOS DE LA FAMILIA
“C”.
Aquí pueden verse las partes de
un compresor de la familia “C”. El cigüeñal es excéntrico, las bielas son
enterizas, los pistones son de fundición de hierro, en las versiones más
antiguas y el plato de válvulas es de tipo convencional “Reed”, con láminas
haciendo las veces de válvulas de succión y de descarga. Durante el montaje en
fábrica, los conjuntos de pistón-biela se montan primero en el cuerpo y el
cigüeñal después.
PISTONES
CON ALTOS ATRIBUTOS.
Las nuevas líneas de modelo “C”,
más eficientes que las anteriores, poseen pistones de aluminio (masa reducida,
menor vibración) y aros de fundición (mayor resistencia al desgaste).
PLATOS
DE VÁLVULAS.
Las láminas de succión y de
descarga se encuentran remachadas al plato de válvulas.
BASES METÁLICAS Y
CAUCHOS ANTIVIBRATORIOS
Esta línea de compresores posee
patas metálicas (3 o 4 según el modelo) o rieles soldados externamente en su
base. Dichas patas poseen un orificio dentro del cual se insertan tacos de goma
(kit de montaje) que intentan evitar la transmisión de vibraciones durante el
funcionamiento. Dentro del orificio del taco de goma, se instala una camisa
metálica que impedirá que la goma se aplaste al momento de ajustar el tornillo
de montaje. En algunas aplicaciones especialmente críticas, suelen instalarse
resortes en lugar de tacos de goma.
RESISTENCIA DE
CÁRTER.
La figura muestra un Calefactor
de Cárter de inserción en la línea “C”. Es, en realidad, una resistencia
eléctrica del tipo NTC que se autorregula en función de la temperatura ambiente
(mayor resistencia a una menor temperatura ambiente). Este tipo de calefactores
previene la migración de gas refrigerante hacia el aceite del compresor durante
largos períodos de parada, evitando los denominados arranques inundados. Otros
modelos suelen emplear calefactores de cárter de collar y de potencia fija.
FAMILIA
DE PRODUCTOS CR
El desarrollo de la tecnología CR*K6 ha dado como
resultado una nueva generación de compresores de la familia “C”, todos ellos
con una mayor confiabilidad y un más bajo nivel sonoro.
En base a ciertos cambios en el diseño interno, a partir
del modelo CR*K6 de alta eficiencia, surgen las familias de modelos “Optima”
(CR*KQ). Aparecen también compresores específicamente diseñados para
aplicaciones en Refrigeración (“CS”; “CF”) con gases sin cloro (HFCs) y aceite
POE.
CONDICIONES ARI.
Las Condiciones ARI (American
Refrigeration Institute) se emplean para unificar las condiciones en las que
las capacidades nominales son publicadas por los distintos fabricantes de
compresores. También sirven para unificar criterios en la publicación de otros
parámetros como, por ejemplo, la eficiencia energética.
Condiciones Nominales
Te =
7,2°C.
Tc =
54,4°C
Tamb = 35°C
Tlíq = 46,1°C
Tgas ret. = 18,3°C
INFORMACIÓN
DISPONIBLE EN PLACAS.
Aquí puede verse el formato de
las etiquetas de los compresores de la línea “CRK*6”. Obsérvese que la
nomenclatura incluye la capacidad del compresor en condiciones ARI a 60Hz (42K
= 42.000 Btu/hr).
Antiguamente, era común
registrar en la placa la potencia nominal del compresor en Hp. Los nuevos
diseños, con mayor eficiencia volumétrica y energética, hacen que el comparar
compresores por potencia nominal del motor o por desplazamiento volumétrico sea
absolutamente inexacto.
FLUJO DE GASES
DE SUCCIÓN.
Aquí puede verse el flujo de los
gases de la succión en un corte típico de un compresor hermético.
FLUJO
DE GASES DE DESCARGA.
El flujo de los gases
comprimidos se realiza a través del “Muffler” de descarga, luego internamente
por tubería en la zona del cárter hasta salir del compresor por la conexión de
descarga.
LOCALIZACIÓN
DE VÁLVULA DE ALIVIO, SILENCIADOR Y TÉRMICO.
Los compresores de más de 1Hp
nominal (excepto los B/Q), poseen una válvula de alivio “IPR” instalada sobre
el “Muffler” que abrirá a una presión diferencial de más de 400psi. Al abrirse,
los gases de la descarga harán que la temperatura dentro de la carcasa crezca,
haciendo que el protector térmico interno del compresor corte.
El “Muffler” de descarga es un
atenuador interno de ruido y vibraciones. Obsérvese el recorrido posterior de
la tubería de descarga diseñada para soportar los torques violentos de arranque
y descarga.
MODELOS CON
CARCASA INTERMEDIA.
Algunos modelos poseen una
carcasa interna sobre el Bobinado, con orificios por los cuales es impulsado el
gas de la succión a través del Estator, para entrar luego en la cavidad de
succión de los cilindros.
CIRCUITO DE
LUBRICACIÓN.
La lubricación se efectúa
gracias a la fuerza centrífuga, desde la base del cigüeñal hacia arriba, a
través de un orifico central y longitudinal dentro del eje, conectado con
orificios transversales a cada uno de los bujes. El aceite que fluye por los
intersticios de los bujes alcanza los pernos y los aros en forma de “spray”.
Este efecto produce que parte de la carga original de aceite sea impulsado al
sistema. Dado que este tipo de compresores no posee visor de aceite STD, es
necesario extremar los cuidados al diseñar el sistema para asegurar un adecuado
retorno de aceite.
FAMILIA
DE PRODUCTOS CR
Los
compresores “CS”; “CF” han sido específicamente diseñados para aplicaciones en
refrigeración para Media y Baja Temperatura, con refrigerantes sin cloro (HFCs)
y aceite POE. La línea va de 1 a 3Hp nominales de potencia.
COMPRESORES
“CF” GUÍA DE
APLICACIÓN.
La aplicación de compresores herméticos en Baja
Temperatura requiere de un cuidado especial.
Condensadores
–
Correctamente
Seleccionados, con Bajos D.T.
–
Mantenerlos
Limpios
–
Minimizar
Pérdidas de Carga en la Línea de Succión
–
Mantener
la Temperatura del Gas de Retorno por Debajo de Los 4,4°C
–
Aislar
Correctamente la Tubería de Succión
–
Sobrecalentamiento
Total 10°C, medido a 6” de la Válvula de Servicio de Succión
–
Temperatura
en la Descarga No debe Superar los 107°C, Medidos a 6” de la Válvula de
Servicio de Descarga
–
Ajuste
del Presostato de Baja Mínimo de 7psi
–
Acumulador
de Succión
–
Pump Down
–
Calefactor
de Cárter
–
Recomendable
en Todos los Casos
COMPRESORES
FAMILIA B/Q- COMPONENTES.
La familia de
compresores Reciprocantes Copeland de la línea B/Q se extiende desde los 7,5
hasta los 12Hp.
Son compresores de
cuatro cilindros. El fundamento mecánico de su operación es el denominado Yugo
Escocés.
El conjunto de
pistones y yugos se encuentra en la parte inferior del compresor, dentro de una
carcasa interna de fundición de hierro.
Este tipo de
compresores son provistos con un calefactor de cárter del tipo collar
directamente desde la fábrica.
¿ CÓMO TRABAJA UN BR?.
El principio mecánico básico de funcionamiento se denomina
Yugo Escocés.
El conjunto de
Yugo Escocés y Bloque
Deslizante, junto
a los Muñones Excéntricos del Cigüeñal generan el movimiento alternativo de los
pistones
YUGO ESCOCÉS.
El
ensamble en forma de yugo escocés es doble (uno cada dos cilindros, de los
cuatro que poseen estas máquinas).
Los
Yugos, los Bloques Deslizantes y los Pistones son de aluminio.
CICLO DE COMPRESIÓN DEL YUGO ESCOCÉS.
En la secuencia
puede observarse como el desplazamiento longitudinal del Bloque dentro del
alojamiento del Yugo,
transforma el movimiento rotatorio del
cigüeñal de muñones excéntricos en alternativo de los pistones en cada extremo.
