ESCUELA POLITÉCNICA NACINAL
ESCUELA DE FORMACIÓN DE TECNÓLOGOS
SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Y AIRE COMPRIMIDO
DAVID CASTRO
TEMA: COMPRESORES USADOS EN REFRIGERACIÓN
INTRODUCCIÓN
Un compresor es una máquina de fluido que está co nstruida 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 e l 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 tr abajo 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.
USOS DE LOS COMPRESORES Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como: 1.- Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado.
2.- Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton.
3.-Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento.
4.- Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.
Clasificación según el método de intercambio de energía: Sistema Pendular Taurozzi
Reciprocantes o Alternativos: utilizan pistones (sistema bloque-cilindro-émbolo como los motores de combustión interna). Abren y cierran válvulas que con el movimiento del pistón aspira/comprime el gas. Es el compresor más utilizado en potencias pequeñas. Pueden ser del tipo herméticos, semi - herméticos o abiertos. Los de uso domestico son herméticos, y no pueden ser intervenidos para repararlos. los de mayor capacidad son semi - herméticos o abiertos, que se pueden desarmar y reparar.
De Espiral (Orbital, Scroll) Rotativo-Helicoidal (Tornillo, Screw): la compresión del gas se hace de manera continua, haciéndolo pasar a través de dos tornillos giratorios. Son de mayor rendimiento y con una regulación de potencia sencilla, pero su mayor complejidad mecánica y costo hace que se emplee principalmente en elevadas potencias, solamente.
Roto dinámicos o Turbo máquinas: Utilizan un rodete con palas o álabes para impulsar y comprimir al fluido de trabajo. A su vez é stos se clasifican en:
Axiales
Radiales
TIPOS DE COMPRESORES
COMPRESORES USADOS EN REFRIGERACIÓN Los compresores de refrigerante tienen la función de transportar el re frigerante evaporado del nivel de presión del evaporador al nivel de presión del c ondensador. A través de ellos se realiza la alimentación de la energía mecánica en el ciclo frigorífico. En general, los compresores se accionan eléctricamente pero también es posible accionarlos mediante un motor de combustión interna (aire acondicionado en un vehículo). La instalación frigorífica de eyección de vapor toma una forma especial. En ella se utiliza un flujo parcial del vapor del refrigerante para la compresión. Estas instalaciones se accionan térmicamente y pueden utilizar fuentes de e nergía alternativas como energía térmica solar o calor residual.
1.- Compresor de émbolo
Diagrama p-v del compresor de émbolo Los procesos en el cilindro se pueden representar gráficamente en el diagrama p-v. En este caso se ha trazado la presión p en el cilindro sobre el volumen V del cilindro. 1 – 2 compresión politrópica de presión p1 a presión p2 2 – 3 desplazamiento del gas comprimido en la tubería de presión 3 – 4 reexpansión politrópica del gas residual a la presión de aspiración p1 4 – 1 aspiración de la tubería de aspiración
El compresor de pistón o de émbolo es el más antiguo y extendido, se emplea e xclusivamente para presiones elevadas. Se trata de un arreglo especial, en donde el compresor se encuentra integrado a un motor diesel de manera tal que no existe conexión mecánica alguna. En principio, se trata de un diseño sencillo, pero en la práctica, el diseño es sumamente complicado debido a la necesidad de sincronismo de los pistones, y de un sistema de arranque. El principio de operación de estos equipos es el siguiente: Haciendo uso del aire comprimido se logra el movimiento hacia adentro de los dos pistones, comprimiéndose el aire contenido en la cámara de combustión. Cuando los pistones se encuentran cerca del punto muerto inferior, se inyecta el combustible, produciéndose la combustión por efecto de la temperatura.
2.- Compresor helicoidal El compresor helicoidal de dos rotores, es un aparato rotativo de desplazamiento positivo, en la que la compresión del aire se efect úa mediante dos rotores (husillos roscados). Está constituido por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre sí. La longitud de los tornillos debe ser superior, al menos de 1,5 a 2 veces su paso, para asegurar la estanqueidad de las cámaras formadas entre las hélices. Funcionan a velocidades elevadas, debido a la ausencia de válvulas y fuerzas mecánicas desequilibrantes, por lo que sus dimensiones son muy pequeñas en relación con su capacidad.
El perfil del tornillo conductor es convexo, mientras que e l del conducido es cóncavo; el rotor conductor, conectado al eje motor, gira más rápido que el conducido. El aire que penet ra por la cavidad de aspiración, situada en uno de los extremos del compresor, llena por completo cada una de las cámaras de trabajo helicoidales del rotor conducido. Durante el giro de los rotores, las cámaras de trabajo limitadas entre los filetes de los rotores y las superficies internas del estator, dejan de estar en comunicación directa con la cavidad de aspiración y se desplazan junto con e l aire a lo largo de los ejes de rotación. Estos compresores son los más utilizados en obras públicas y en re frigeración industrial. Son una 3
solución idónea para producciones que superen los 10 m /min, con rendimientos por encima del 85%. Se pueden alcanzar presiones de hasta 50 bares. Podemos distinguir dos tipos:
Con engranajes exteriores para transmitir el movimiento en entre ambos rotores. Presentan cierto juego entre sí, lo que evita el desgaste y hace innecesaria la lubricación.
Con flujo de aceite a través de la máquina para lubricar y sellar, así como para refrigerar el gas comprimido. En este caso, los engranajes pueden suprimirse transmitiéndose el movimiento directamente por el contacto entre ambos rotores.
Se apuntan como ventajas la ausencia de oscilaciones y ruidos, la gran fiabilidad por la ausencia de rozamientos, el menor mantenimiento y el poco espacio que usan. Además, el compresor de tornillo tiene un rendimiento energético superior al alternativo cuando la instalación se e ncuentra a plena producción. Como inconveniente podría citarse el precio e levado de sus piezas, por la gran precisión requerida para el ajuste en e l montaje y una mano de obra especializada para su mantenimiento.
3.-Compresor de Espiral Se puede considerar como la última ge neración de los compresores rotativos de paletas, en los cuáles éstas últimas han sido sustituidas por un rotor en forma de espiral, excéntrico respecto al árbol motor, que rueda sobre la superficie del estator, que en lugar de ser circular tiene forma de espiral concéntrica con el eje motor. La superficie de contacto entre ambas espirales se establece en el est ator (en todas sus generatrices) y en el rotor también en todas sus generatrices. 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 e ste último, sino que sólo se traslada con él paralelamente a sí misma.
En cuanto al funcionamiento, este tipo de compresores se basa en que las celdas o cámaras de compresión de geometría variable y en forma de hoz, están generadas por dos caracoles o espirales idénticas, una de ellas, la superior que está 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. 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, para conseguir un movimiento orbital del eje de la espiral móvil alrededor de la espiral fija.
Ventajas del compresor SCROLL • Buen rendimiento volumétrico. • Inexistencia de espacio muerto perjudicial. • Ausencia de válvulas de admisión. • Adaptabilidad axial y radial muy buena. • Elevada fiabilidad de funcionamiento • Excelente nivel sonoro.
Inconvenientes del compresor SCROLL • Limitación de fabricar compresores Scroll de tamaños p equeños. • Presión de escape baja.
4.-Turbo-Compresor Un turbocompresor o también llamado turbo es un sistema de sobrealimentación que usa una turbina centrífuga para accionar mediante un eje coaxial con ella, un compresor centrífugo para comprimir gases. Este tipo de sistemas se suele utilizar en motores de combustión interna alternativos, especialmente en los motores diésel. En algunos países, la carga impositiva sobre los automóviles depende de la cilindrada del motor. Como un motor con turbocompresor tiene una mayor pote ncia máxima para una cilindrada dada, estos modelos pagan menos impuestos que los que no tienen turbocompresor. Normalmente el turbocompresor suele estar refrigerado con aceite que circula mientras el motor está en marcha. Si se apaga bruscamente el motor después de un uso inte nsivo y el turbocompresor está muy caliente, el aceite que refrigera los cojinetes del turbocompresor se queda estancado y su temperatura aumenta, con lo que se puede empezar a carbonizar, disminuyendo su capacidad lubricante y acortando la vida útil del turbocompresor. El turbo timer es un sistema que mantiene circulando el ace ite en el turbocompresor durante un lapso de tiempo después del apagado del motor. Algunos modelos funcionan con sensores que detectan la intensidad en el uso del t urbocompresor para permitir la lubricación forzada del mismo por un tiempo prudencial después del apagado del motor.
Ventajas de usar un turbocompresor Permite aumentar la potencia de un motor, sin la necesidad de hacer mayores cambios. Contribuye al rescate de la energía, ya que usa como medio propulsor los gases de escape del motor. Añade poco volumen y peso al motor, lo que permite encajarlo a un vehículo sin modificaciones externas. Debido a que depende de la presión e ntre los gases de escape y el medio ambiente se auto-ajusta a cualquier altitud sobre el nivel del mar.
5.-Compresor de chorro de vapor
A diferencia de las instalaciones frigoríficas de compresión habituales, las máquinas frigoríficas de eyección de vapor no poseen un compresor mec ánico, sino un compresor de chorro de vapor. Por esta razón es posible utilizar diferentes fuentes de c alor para la generación de frío. Tales fuentes de calor podrían ser, por ejemplo, la energía solar o el calor residual de procesos. La instalación contiene dos circuitos de refrigerante: un circuito sirve para la generación de frío (ciclo frigorífico) y el otro para la ge neración de vapor propulsor (ciclo de vapor). El compresor de chorro de vapor comprime el vapor de refrigerante y lo transporta al interior del condensador. Un depósito transparente con un serpentín refrigerado por ag ua sirve de condensador. En el ciclo frigorífico una parte del r efrigerante condensado fluye al interior del evaporador que está conectado al compresor de chorro de vapor por el lado de aspiración. El evaporador es un así llamado evaporador inundado, en el cual una válvula de flotador mantiene el nivel de llenado a un nivel constante. El refrigerante absorbe el c alor ambiental o el calor del calentador y se evapora. El vapor de refrigerante es aspirado por el compresor de chorro de vapor y comprimido nuevamente. En el ciclo de vapor una bomba bombea la ot ra parte del condensado al interior de un generador de vapor. Un depósito con camisa de agua calentado eléctricamente evapora el refrigerante . El vapor de refrigerante generado pro pulsa el compresor de chorro de vapor.
Modelos de Cabinas de compresores
BILBLIOGRAFÍA -
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/10564381/Compresores.html REFRIGERACIÓN COMPONENTES DE LA REFRIGERACIÓN: COMPRESORES
