Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (3ª PARTE)

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Compresores rotatorios

 Los compresores rotatorios se producen en dos tipos generales: el compresor de pistón rodante y el compresor de paletas rotatorias. El más común, el conocido como compresor rotatorio de paletas fijas o pistón rodante. Comúnmente se usan en pequeñas aplicaciones de refrigeración y aire acondicionado. El segundo tipo se usa fundamentalmente en aplicaciones de automoción.

El compresor de pistón rodante a veces se llama compresor rotatorio de paletas fijo (o estacionario) porque las paletas no rotan con el motor, sino más bien se deslizan en una ranura fija en la parte estacionaria del compresor. El nombre del pistón rodante viene dado por la parte cilíndrica del compresor que se monta en un eje excéntrico ya que parece rodar en la superficie cilíndrica de la pared del cilindro. Sin embargo, su posición en el elemento de control por el volumen de compresión que se forma por los pistones rodantes, la paleta fija y la pared del cilindro, tienen por tanto una función similar a la del pistón en el compresor centrífugo. Durante la parte de succión del ciclo, el gas de succión es arrastrado a través del puerto de succión en la cámara rotatoria, incrementando el volumen. Durante el proceso de succión, el proceso de compresión y descarga tiene lugar disminuyendo el volumen en el lado opuesto del pistón y paleta. El caudal de descarga es controlado por el uso de una válvula de descarga operada por presión. Una ventaja de los compresores de pistón rodantes es su pequeño tamaño para una capacidad dada. Sin embargo, ya que los compresores rotatorios son intolerantes a la contaminación, usualmente están limitados a usos para los que los sistemas no se espera operen por servicio. Además, cualquier desgaste en el compresor, ya sea en cojinetes, eje, rueda, o la paleta, incrementa la holgura, y por lo tanto tiene un efecto significativo en el rendimiento del compresor. La sensibilidad al desgaste compensa la ventaja en fiabilidad total de no tener una válvula de succión cuando se compara a los compresores recíprocos.

Para simplificar la construcción y sistema de lubricación de los compresores de pistón rodantes, son comunes diseños de lado alto. Sin embargo, esto limita su ratio de presión sin refrigeración extra debido a las altas temperaturas del motor y aceite.

En usos de aire acondicionado y refrigeración, los compresores de pistón rodante se producen con capacidades que varían de 0,18 a 17,6 kW. Aunque hay medios mecánicos para variar la capacidad de los compresores de pistón rodante, se usan motores de velocidad variable para alcanzar la capacidad de modulación.

El rango de ratios de presión va de 2:1 a 10:1. El compresor de pistón rodante tiene eficiencias relativas comparativamente altas, especialmente cuando se fabrican para unidades con capacidad de enfriamiento inferior a 7 kW. Ya que no tiene un pistón recíproco, hay relativamente poca vibración y ruido comparado con los compresores recíprocos. El compresor y motor están normalmente rígidamente montados en la carcasa del compresor y, por lo tanto, tiene una vibración torsional relativamente alta debido al pulso del par de cilindro único. Para reducir las pulsaciones del par, especialmente a velocidades bajas, los compresores se producen a veces con ensamblajes de dos cilindros fuera de fase.

El compresor rotatorio de paletas rotativas tiene un rotor rotatorio con ranuras que contienen varias paletas. Las paletas se presionan contra la pared del cilindro cuando se deslizan hacia dentro y hacia afuera del rotor cuando el ensamblaje rota. El centro del eje es excéntrico del centro del cilindro; por lo tanto, el volumen del gas en los huecos entre rotor, paletas, y cilindro varía cuando la unidad rota. El gas de succión entra a través del puerto de succión. El caudal del gas de descarga comúnmente se controla con una válvula de descarga. El compresor de paletas rotatorias está sujeto a desgaste en varias superficies de sellado, pero algo se autocompensa por el uso. Puede ser más tolerante a la contaminación que el compresor de pistón rodante. Este tipo de compresor tiene capacidades de enfriamiento que van de 3,5 a 35 kW. Se usa principalmente en aplicaciones de aire acondicionado de automoción.

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