Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (2ª PARTE)

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Compresores semiherméticos

Los compresores semi-herméticos se usan típicamente para capacidades de enfriamiento medias. Son similares a los compresores herméticos excepto en que la carcasa exterior normalmente está atornillada de forma que el compresor es accesible para el servicio. Una ventaja de este diseño es la facilidad de construcción de multicilindros y grandes compresores. Las uniones atornilladas externamente están selladas con juntas que son una fuente de pérdida de refrigerante en un periodo de tiempo largo. Los compresores recíprocos semiherméticos proporcionan excelente eficiencia comparada a los compresores de desplazamiento positivo en el rango de capacidad media. Los compresores recíprocos semiherméticos son normalmente máquinas resistentes; sin embargo, tienden a tener niveles de ruido y vibraciones relativamente altos.

Compresores de transmisión abierta

Los compresores de accionamiento abierto tienen sus motores externos a la carcasa del compresor. El eje conectando el motor y compresor pasa a través de la carcasa del compresor, requiriendo un sello del eje. El compresor de accionamiento abierto es más sensible a las pérdidas que el compresor semi-hermético debido al uso del sello del eje. Los compresores de transmisión abierta se usan usualmente para capacidades más grandes, y a menudo para aplicaciones de automoción donde la potencia es tomada del motor.

Los tipos semi-herméticos y de transmisión abierta hacen que sea más fácil tener múltiples cilindros, que es una opción popular para capacidades más grandes y ratios de presión más altos. Los compresores de transmisión abierta ofrecen más flexibilidad, especialmente cuando se necesitan reparaciones. La instalación de los tamaños más grandes en tándem es una forma de obtener múltiples capacidades para eficiencias de carga parcial mejoradas.

A)    Tipo de compresor por conexión cinemática

Compresores recíprocos

Los compresores recíprocos son el compresor de desplazamiento positivo más comúnmente usado, aunque otros tipos se producen en número creciente.

La mayoría de los compresores recíprocos son máquinas de acción simple que usan un pistón en el interior de un cilindro. El pistón es usualmente impulsado por un cigüeñal y una barra que comprime el gas. Sin embargo, a veces se usan otros mecanismos de transmisión, ej. mecanismos sotch-yoke o transmisión electromagnética.  El motor a menudo se refrigera por el gas de succión, aunque la conducción a través de la carcasa también juega una parte importante en la refrigeración. En muchas aplicaciones más grandes, se usa aire forzado sobre la carcasa del motor para ayudar en el enfriamiento. A veces se usan amortiguadores como componentes internos en el compresor. Los compresores recíprocos normalmente se montan en un sistema de suspensión de resorte externo a la carcasa y/o a veces en el interior de una carcasa hermética para ayudar a reducir vibración y ruido.

El compresor recíproco opera extrayendo refrigerante a través de una válvula de succión operada por presión en el cilindro durante el golpe hacia abajo del pistón. En el centro muerto del fondo, cuando el cilindro ha alcanzado su volumen máximo y el pistón arranca su desplazamiento hacia arriba, la válvula de succión se cierra. El gas luego se comprime hasta que alcanza la presión de descarga deseada, en cuyo momento se abre una válvula de descarga operada por presión, que permite que el gas comprimido fluya al espacio lleno de descarga del compresor y luego en el sistema.

El volumen entre el cilindro y el espacio muerto superior se llama volumen de holgura. El volumen de holgura no puede nunca reducirse a cero, y va típicamente del 1 al 5 % del volumen desplazado debido al movimiento del pistón. Cuando el pistón comienza su desplazamiento hacia abajo, este gas debe primero expandirse a las condiciones de succión antes de que la válvula de succión se abra y el gas de succión nuevo pueda entrar en el cilindro; por lo tanto reduciendo la eficiencia volumétrico y capacidad del compresor. Los compresores recíprocos de una etapa se usan en aplicaciones donde los ratios de presión van de 1,5:1 a 15:1, y las unidades de dos etapas son para aplicaciones con ratios de presión de 10:1 y más. En ratios de presión de 15:1, la capacidad de los compresores de volumen de holgura alto se reduce y pueden aproximarse a cero.

Los compresores recíprocos con sellos de anillo de pistón pueden usarse significativamente pero todavía proporcionan un rendimiento destacable. Por lo tanto, incluso cuando se incrementa el desgaste, a menudo continúan operando adecuadamente después de un largo servicio. Usualmente se considera fácil reparar en comparación con otros tipos, y donde hay un gran cuadro de personal de servicio disponible.

La modulación de capacidad puede llevarse a cabo de varias formas en los compresores recíprocos. En compresores multicilindros, se bloquean a menudo algunas válvulas de succión, En algunos casos el proceso de succión es estrangulado pasando el gas de descarga al lado de succión del sistema. En algunos casos el proceso de succión es estrangulado pasando un gas de descarga hacia atrás al lado de succión del sistema. A veces la velocidad del compresor se varía por medios mecánicos o eléctricos, aunque los diseñadores deben ser cuidadosos con los diseños de válvula para asegurar que trabajan adecuadamente sobre el rango de velocidades usados.

Los compresores recíprocos herméticos para aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración se producen en tamaños que van desde una fracción, hasta 25 toneladas de refrigeración (88 kW). Típicamente usados en aplicaciones residenciales, comerciales,  aire acondicionado industrial, bombas de calor y aplicaciones de refrigeración con capacidades que van de ¼ a unas 200 toneladas de refrigeración (desde 0,88 a 703,4 kW). Los compresores recíprocos pueden tener hasta 10 cilindros en disposiciones radiales, en línea o disposiciones de bancos múltiples.

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