Compresores

Aspectos constructivos generales de los elementos de un compresor

Si examinamos la sección de un compresor podemos observar que están constituidos por una masa metálica en cuyo interior se alija un conjunto de elementos, que podemos clasificarlos considerando sólo los más importantes en:

  • Carcasa.
  • Dispositivo de transformación de movimiento rotativo del motor en movimiento alternativo del pistón.
  • Válvulas de aspiración y descarga.
  • Elementos de lubricación.
  • Elementos de seguridad.
  • Elementos de entretenimiento.

Carcasa de un compresor

Llamado también «cuerpo o bloque de compresor», actúa como soporte de todos los componentes y debe ser totalmente estanca al gas refrigerante utilizado.

compresor de aire acondicionado

Generalmente se construyen en fundición perlítica de grano fino aunque a fin de evitar espesores excesivos tratando de eliminar fugas por la porosidad en la fundición que es imposible técnicamente poder eliminar, haya una tendencia cada vez mayor a realizar la carcasa en acero soldado, sobre todo en compresores de potencia superior a 100.000 frig/h.

En el compresores de pequeña potencia, las camisas de los cilindros se practican sobre la misma fundición de la carcasa, pero en este caso se utiliza una fundición intrusada para que, después de un tratamiento quede con una gran dureza superficial y resistente al rozamiento de los segmentos. Para potencias medias y grandes, lo normal es que la camisa sea de acero tratado y sobrepuesta en el alojamiento de la carcasa, sea ésta de fundición o de acero laminado.

Transformación de movimiento

Empleando el sistema mecánico biela-manivela, son usadas dos variantes; una, de excentrica-biela-pistón y otra de cigüenal-biela-pistón.

En compresores semiherméticos de pequeña potencia, menor de 10.000 frig/h. generalmente se emplea el sistema de excéntrica.

A fin de reducir el efecto de las fuerzas de inercia se procurará que el peso sea lo más reducido posible.

En los demás tipos de compresores, normalmente se emplea el sistema de cigüenal, que se construye en acero forjado tratado posteriormente a fin de darle la dureza adecuada. Los cuellos de fijación de las bielas son rectificados. El acero suele ser al cromo-molibdeno.

Han de estar siempre equilibradas estática y dinámicamente.

Las bielas son el brazo de empuje del pistón y deben ser muy ligeras y a la vez muy resistentes, pues han de ejercer la fuerza necesaria en pistón para vencer la presión del gas en el interior del cilindro. Para conseguir esto, es por lo que generalmente se construyen con sección en H, siendo el material una aleación de aluminio inyectado a presión.

Los pistones, deben de ser muy ligeros y tener el mínimo juego con el cilindro a fin de evitar que se puedan producir fugas. En el caso de compresores de pequeña potencia son totalmente lisos y para compresores de gran potencia, a fin de reducir el rozamiento, se disminuye la superficie de contacto por la utilización de segmentos elásticos.

Normalmente hay uno o dos segmentos de compresión, cuya sección es rectangular y un rascador, que tiene por misión limpiar las paredes del circuito de aceite y mandarlo al carter.

Válvulas de aspiración y descarga

Su misión es la de permitir la comunicación alternativa de los cilindros con el colector de aspiración y descarga; por tanto y con el fin de evitar pérdidas de potencia frigorífica, la condición principal que han de reunir es la de una estanqueidad perfecta en cualquier condición de trabajo, así como una resistencia mecánica elevada para que puedan soportar las diferencias de presión que se producen en el cilindro.

El cierre de la válvula sobre su asiento, se realiza siempre metal sobre metal.

 

Un compresor girando a 1.450 r.p.m., las válvulas tienen que abrir y cerrar 1.450 veces cada minuto, por tanto, deben ser ligeras y ofrecer poca inercia a la apertura; los muelles para conseguir que descansen sobre su asiento han de ser lo más débiles posibles.

Han de tener una gran sección de paso para un levantamiento pequeño, a fin de que la pérdida de carga de gas refrigerante sea mínima.

Normalmente la velocidad de paso a través de las válvulas es de 8 a 11 m/seg. en las de aspiración y de 10 a 14 m/seg. en las de descarga. La elevación de las válvulas suele ser un 7% del diámetro del cilindro.

Para conseguir todas las condiciones mecánicas de resistencia, flexibilidad, poca inercia, etc., se construyen bien en acero inoxidable.

La forma es muy variada, dependiendo principalmente de la apertura del compresor.

Los salientes laterales de la válvula de expansión de un compresor hermético de pequeña potencia, sirven para hacer de soporte en los alojamientos practicados en el plato de válvulas.

Una válvula de descarga empleada en compresores semiherméticos de pequeña potencia y en semiherméticos de media potencia la válvula es abierta o cerrada debido a su elasticidad, pero parte de ella permanece fija a la placa de válvula. La elevación está limitada y para permitir conservar las cualidades de flexibilidad y rapidez de reacción a ser abierta, la tendencia es de multiplicar el numero de lenguetas, o sea, el de orificios de salida del gas.

Para compresores de gran potencia las válvulas que se emplean son de tipo circular.

Cada fabricante tiene un método determinado para mantener los discos de aspiración o descarga en su asiento. Generalmente se utiliza, bien muelles repartidos alrededor del disco o bien muelles sinusoidales.

Elementos de lubricación del compresor

El engrase de un compresor cumple una doble misión; una, la de completar el perfecto cierre de los segmentos del pistón con la camisa del cilindro y otra, la de reducir al mínimo los rozamientos de todas las partes móviles.

En los compresores semiherméticos de pequeña potencia refrigerados por agua o aire se emplea el sistema de barboteo que aprovecha la fuerza centrífuga creada al girar el cigüeñal para conseguir en un primer paso llenar el cigüeñal o el árbol excéntrico con aceite después que este pueda llegar por el interior del mismo y de las bielas a todos los puntos en los que sea preciso.

Se puede emplear un sistema de lubricación por barboteo, pero es la lubricación forrada mediante una bomba de engranajes la que se emplea normalmente, tanto en compresores herméticos; semiherméticos como abiertos. Se monta sobre el extremo del cigüeñal y está movida directamente por él. Para que la lubricación pueda ser efectiva, es necesario que la presión de descarga de la bomba sea superior a la presión del carter.

 

En este sistema existen unas válvulas de retención que están comunicando el carter con el colector de aspiración y el carter con el plato de válvulas por el lado de aspiración de la culata; su misión es la de lograr un funcionamiento correcto de la bomba de engranajes. La válvula que comunica el lado del motor con el carter permite el paso de aceite que se ha separado del gas procedente del evaporador solamente en ese sentido, o sea del lado motor al carter, en sentido contrario se cierra. Después de un periodo prolongado de parada del compresor, en el carter reinará una presión superior a la de trabajo y por tanto, si intentamos arrancar, la presión en aspiración bajará rápidamente, lo que motivaría que el gas mezclado con el aceite se nos evaporase y produjese una gran efervescencia y una aspiración de la bomba de aceite de una gran cantidad de gas y como consecuencia su total inutilización. Esta válvula de retención cierra en un momento de arranque, conservando la presión que reina en el carter y reduciendo la efervescencia de la mezcla aceite-gas.

Como hasta que no se equilibre la presión entre el lado motor y el carter no se abrirá y por tanto, no dejará pasar aceite al carter, es por lo que se coloca otra válvula que equilibrie muy lentamente estas dos presiones y esta es la misión de la segunda válvula que conecta la culata por su lado de aspiración con el carter.

En el circuito clásico, el aceite es aspirado del carter a través de un filtro y bombeado por la bomba a través del cigueñal hasta los diferentes elementos en movimiento, retornando otra vez al carter por gravedad, ya sea por el juego normal del ajuste o por los orificios prácticos a este fin.

En el funcionamiento de la bomba de aceite, la circulación del aceite es el mismo sea cual sea el sentido de rotación de la misma y por tanto del compresor.

La variación del espacio libre que queda entre los dientes del piñón y del rotor es la que provoca la circulación del aceite.

El rotor es la pieza que va solidaria con el extremo del cigüeñal y gira en su mismo sentido haciendo girar al piñón que está montado sobre el eje de la excéntrica de media luna. La rotación del piñón provoca automáticamente la orientación de la media luna que pasa a ocupar el espacio que queda entre los dientes del piñón y el rotor. Si se produjese una inversión del sentido de rotación, automáticamente se produciría un giro de 180° en la media luna y con él, quedará el flujo de aceite en el mismo sentido.

Hay por tanto solo dos piezas en movimiento; el rotor que con sus engranajes interiores hace girar también en su mismo sentido al piñón interior. La excéntrica siempre permanece fija para un mismo sentido de giro y sólo cambia de posición en 180° si este se invierte.

El nivel de aceite tiene una gran importancia para el funcionamiento correcto de un compresor. Si está por debajo del nivel del filtro de aspiración, se producirá un gripado mecánico al no haber flujo de aceite; pero si este es demasiado alto y sobre todo en compresores semiherméticos llega a bañar parte del rotor, elimina parte del entrehierro y en el momento de la arrancada actúa como un freno hidráulico, provoca una sobrecarga de las bobinas del estátor que puede llevar cuando menos a que salte la proteción térmica, sino a consecuencias más graves.

Elementos de seguridad de un compresor

Válvula de seguridad interna

A fin de evitar que pueda ser sobrepasado el límite elástico de los materiales empleados en la construcción del compresor, para compresores de media y gran potencia se colocan una o más válvulas de seguridad entre el colector de descarga y el de aspiración, que abre cuando la diferencia entre la presión de descarga y la de aspiración sobrepasa el límite de la presión al que ha sido ajustada en fábrica.

Difiere de unos fabricantes a otros la presión de tarado de esta válvula, pero suele oscilar entre 25 y 28 Kg/cm’.

Protección térmica

En compresores herméticos y semiherméticos a fin de evitar recalentamientos del motor con el riesgo de que pueda quemarse a consecuencia de un fallo de fase en la red, una caída en la tensión, una sobrecarga, un rotor bloqueado, o una refrigeración deficiente, se colocan protectores térmicos dentro del compresor que paran al compresor cuando se produce un calentamiento excesivo del motor.

Aunque cada vez se usan menos, los primeros protectores térmicos usados (clixon), estaban constituidos por una lámina bimetálica situada lo más cerca posible de los arrollamientos del motor, que en función del calor se deformaba interrumpiendo el circuito de control del compresor, cuando la temperatura sobrepasaba el límite establecido por el fabricante. Después de que se haya enfriado, la lámina bimetálica vuelve otra vez a su posición cerrando el circuito de control.

 

Logicamente este sistema tiene una gran inercia, razón por la cual, generalmente se suele emplear la «protección al estado sólido» o «protección por termistores».

Los termistores son unos conductos que colocados en el interior de las bobinas del motor, varían su resistencia eléctrica en función de la temperatura, siendo esta relación constante y exacta.

El sistema de protección está formado por los sensores o termistores que están colocados en los arrollamientos de las bobinas y generalmente en número de tres y por un módulo de control que traduce la variación de resistencia en la apertura o cierre del circuito de control del compresor.

El módulo de control es una caja cerrada que contiene un transformador, un relé y varios componentes electrónicos. Alimentados a la tensión de trabajo del compresor, han de transformar esta tensión a otra muy pequeña que es la que circula a través de los termistores.

La rapidez de respuesta y la sensibilidad para el valor a que ha sido ajustada por el fabricante, es muy grande.

Después de que el motor se haya enfriado, habiendo actuado la protección térmica, la conexión se efectúa automáticamente y por tanto, si la anomalía permanece, el motor para y arranca contínuamente.

Elementos de entretenimiento

En este apartado vamos a tratar de dos elementos que tienen una gran importancia.

Calentador de carter

Como ya se ha visto el aceite y el refrigerante se disuelven con facilidad pudiendo llegar para ciertas condiciones de presión y temperaturas en el cárter a saturarse la disolución y separarse en dos fases, ocupando la de abajo el líquido refrigerante. En el momento de la arrancada, a través del filtro de aspiración de la bomba se cogería sólo líquido refrigerante, provocando un lavado excelente de todo el sistema de lubricación; o si solo aspira una mezcla de aceite-gas se puede descebar la bomba anulando la lubricación. Estas dos cosas, pueden ser origen de daños muy graves.

A fin de evitar cualquier anomalía, se precisa de la colocación de una resistencia que caliente el carter y hacer evaporar el refrigerante disuelto en el aceite.

La potencia de la resistencia, ha de tener un valor de acuerdo con la cantidad de aceite existente en el carter, ya que un calentamiento excesivo provoca una pérdida de la viscosidad del aceite y por tanto poder de lubricación, o la carbonización del mismo.

El calentador de cárter debe de ser conectado a un circuito independiente, de tal manera que no quede desconectada cuando la máquina para y pueda ser conectada antes de que la arranque.

Las formas y colocación son variables, desde una resistencia en forma de serpentín arrollada al exterior del cárter (compresores herméticos de pequeña potencia); resistencias en forma rectangular que se colocan bajo la tapa inferior del cárter (compresores semiherméticos); hasta, las de forma cilíndrica, interiores, que se aplican indiscriminadamente.

Prensaestopas

En compresores de tipo abierto es uno de los elementos más importantes teniendo por misión el impedir fugas de refrigerante a través del eje.

Las formas suelen ser muy variadas y cada fabricante tiene un sistema.

El sellado es efectuado por el cierre entre las superficies de los casquillos de bronce y acero. El de bronce está fijo a la tapa del prensa y el de acero gira solidario con el cigüeñal mediante el tetón conductor.

El contacto entre las superficies de los dos casquillos se consigue mediante una serie de muelles repartidos circularmente en la carcasa del prensa que empujan el casquillo de acero.

En los prensas similares al que se emplea en los compresores FEDDERS, el cierre se consigue mediante un anillo de grafito, que es empujado por un muelle, contra un disco de acero fijo a la carcasa del compresor.

Las superficies en contacto son grafito y acero, siendo el anillo de grafito junto con el muelle de empuje solidario con el cigueñal.

1 Comment

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  • mucho sabre agradecerles me envien sus soportes de informacion correspondientes a todo lo relacionado con aires acondicionados (NEVERAS, AIRE ACONDICIONADOS) PROCEDIMIENTOS MECANICOS Y SUS PARTES