30 julio 2012

Guía técnica de diseño de sistemas con compresores (4ª PARTE)

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Compresores Scroll

Los compresor scroll es la más nueva de los varios tipos de compresores usados para el mercado de masas. Sin embargo, está ganando rápidamente cuota de mercado. La carcasa de acero es una parte integral del ensamblaje motor-compresor. No se requiere una suspensión de resorte interna debido a los bajos niveles de vibraciones producidos por el mecanismo de scroll. El gas de succión normalmente se usa para enfriar el motor eléctrico. El enfriamiento también se lleva a cabo con conducción directa desde el motor a la carcasa y luego a la atmósfera.
El mecanismo de compresión consiste en dos elementos scroll espiral acoplados opuesto entre sí. Uno de los scrolls se fija y el otro, impulsado por un cigüeñal, se mueve en una órbita dentro del scroll fijo sin rotación.  El gas refrigerante entra en la apertura lateral en el diámetro exterior entre los dos scroll. El gas refrigerante entra cuando el scroll orbitando se mueve, formando dos espacios de gas atrapado indicado por el área sombreada en el extremo del golpe de succión. El gas luego se comprime debido a una disminución del volumen de los huecos cuando el scroll continúa su movimiento orbitante, moviéndose el gas comprimido hacia el centro de los elementos scroll. Cuando el gas alcanza el centro, se abre un puerto de descarga que permite al gas comprimido moverse a la cámara de descarga del compresor y en el sistema.

El desarrollo de técnicas de mecanización avanzadas ha hecho posible la fabricación de los compresores scroll. Aunque la adición de mecanismos hace que el compresor scroll sea algo complicado, hay algunas ventajas técnicas inherentes.
La descarga del proceso de succión en el compresor scroll está completamente separada; por lo tanto, no hay efecto de volumen de holgura en la eficiencia volumétrica y capacidad del compresor. Como resultado de ello, las eficiencias volumétricas de los compresores scroll son casi independientes del ratio de presión para una condición de succión dada.
La transferencia de calor entre los procesos de descarga y succión también se reducen en gran medida, por lo tanto se reduce el calor transferido al gas de succión y se mejora la eficiencia total. El compresor scroll tiene un caudal de volumen de succión constante independientemente de su ratio de presión de operación y la eficiencia volumétrica queda alta, entre un 98 % y un 100 %. Colocando un puerto en el elemento scroll, puede obtenerse acceso a un punto en el proceso de compresión. Este puerto puede usarse para inyectar vapor o líquido en el medio de compresión, haciendo posible el ciclo de refrigeración compuesto para tomar ventaja de un ciclo de economizador que alcance alta eficiencia y capacidad del sistema.
Los compresores Scroll típicamente se usan en acondicionadores de aire y equipos de refrigeración comercial. El rango de tamaños de producción actual en capacidades de enfriamiento va de 1 a 25 toneladas de refrigeración (3,5 a 88 kW). Como los compresores rotatorios, los compresores scroll son más pequeños en tamaño que los compresores recíprocos para la misma capacidad. Pueden ser diseñados para los ratios de alta presión necesarios para las aplicaciones de bombas de calor.
El incremento en la cuota de mercado de los compresores scroll se debe a su alta fiabilidad, bajo ruido, y tres ventajas de rendimiento con respecto a los compresores recíprocos. Todo esto es debido a la casi constante eficiencia volumétrica con respecto al ratio de presión.

  1. En aplicaciones de refrigeración, pueden usarse compresores de desplazamiento más pequeño para proporcionar capacidad refrigerante adecuada a temperaturas de evaporación muy bajas o ratios de presión muy altas. Esto permite al compresor operar eficientemente en un amplio rango de operación con el mismo motor.
  2. En aplicaciones de bombas de calor, la capacidad de calentamiento en condiciones de calentamiento ambiental bajas y ratios de presión altos es más alta, dando como resultado un factor de rendimiento estacional térmico más alto, una medida del rendimiento de las bombas de calor.
  3. En aplicaciones de aire acondicionado, el sistema normalmente se dimensiona para asegurar un enfriamiento adecuado a temperaturas ambientales relativamente altas. Cuando operan en condiciones normales o temperaturas ambientales más bajas, la capacidad del compresor scroll no se incrementa rápidamente, dando como resultado menos exceso de capacidad. Por lo tanto, hay una carga reducida en los serpentines, que incrementa la eficiencia del sistema total.

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