COMPRESORESEN

REFRIGERACIÓN

INTEGRANTES:ASATO KOBASIGAWA, JUAN MARTINUCHUPE BAUTISTA,VICTOR ERIX YANQUI VIVANCO, EDINSON

COMPRESOR:Es el corazón de la instalación y su función dentro del sistema de refrigeración, consiste en aspirar el fluido refrigerante a baja presión y temperatura, comprimirlo y descargarlo a una presión y temperatura tales que se pueda condensar.

COMPRESORES(según stoeckery

dossat)

ALTERNATIVOS

CENTRIFUGOS

ROTATIVOS

CLASIFICACION

COMPRESORES

Compresores de desplazamiento

positivo

Compresores de desplazamiento

no positivo

alternativos

rotativos

centrifugos

Alternativos Rotativos

De tornillo o helicoidales centrífugos

COMPRESORES ALTERNATIVOSELEMENTOS DEL COMPRESOR

FUNCIONAMIENTO CARRERA DESCENDENTE: Cuando el pistón inicia la carrera descendente, hacia el PMI, crea una depresión que implica, que la presión en el interior del cilindro sea menor que en la parte superior de la válvula, es decir en el ducto de aspiración, con lo que la válvula de aspiración se abre y el fluido refrigerante entra en el cilindro hasta que el cilindro llegue al PMI. CARRERA ASCENDENTE: Cuando el pisto rebasa el PMI, la válvula de aspiración se cierra, porque la presión en el interior del cilindro es superior a la existente en el conducto de aspiración. Con las dos válvulas cerradas se inicia la compresión del fluido. Poco antes que el pistón llegue al PMS, la válvula de descarga se abre, debido a que la presión es mayor en el interior del cilindro y el fluido es impulsado hacia el condensador.

COMPRESORES DE DOBLE EFECTOTienen la capacidad de comprimir al fluido con los dos movimientos del pistón, es decir en la carrera ascendente y descendente

COMPRESORES DE MULTIPLE ETAPA Comprime al fluido diferentes etapas con un enfriamiento intermedio.

COMPRESORES HERMETICOSEl motor eléctrico va acoplado directamente al compresor, y ambos dentro de una misma envolvente de acero formando una unidad.Al ser herméticos no podemos acceder a ellos, como para hacer mantenimiento.Estos van desde 1/6HP hasta 1/3HP.Utilizan refrigerantes como R12 y 134ª.

COMPRESORES SEMIHERMETICOSvista interna diferentes piezas, y etapas, 1 válvulas, 2biela y pistón. 3 cuerpo de bomba de engrase ,4 tapa de conexión bomba compresor,5cigueñal, 6 visor de aceite,7 toma resistencia, 8 casquillo cojinetes,9 bloque motor, 10 caja de conexionesPara Refrigeración y Aire AcondicionadoGran eficiencia; modelos para refrigerantes tradicionales y ecológicos. Extremadamente silenciosos. Hasta 25 HP, los valores máximos son inferiores a 58 dB (A). Desplazamiento desde 3,95 m3/h hasta 205,80 m3/h (0,5 HP hasta 80 HP) Desde 1 HP hasta 25 HP.

COMPRESORES SEMI-HERMÉTICOS DE 2 ETAPAS

• Particularmente recomendados para su uso con refrigerantes R404A, R507 y R22.

• Alta eficiencia y fiabilidad. • Desplazamiento entre 25,22

m3/h y 102,92 m3/h. • Capacidad refrigerante desde

2.230 W hasta 49.490 W. • Recomendados para

temperaturas de evaporación desde -20ºC hasta -70ºC.

UNIDADES CONDENSADORASCuando el compresor, condensador y recipiente de liquido van montados en una misma bancada formando todos ellos un conjunto, constituyen las llamadas unidades condensadoras.Como se puede apreciar en la figura , esta unidad condensadora esta formada por:•Un compresor semihermetico.•Válvula de servicio de aspiración y descarga.•Un condensador de aire forzado(1 ventilador).•Un recipiente de liquido.Todo ello montado sobre una bancada

COMPRESORES ROTATIVOSSe caracterizan por comprimir el fluido refrigerante mediante el movimiento circular continuo de un rotor.se clasifican en :

DE PALETAConstan de un rotor en el interior de un cilindro y cuyos centros están ligeramente desplazados. Este rotor aloja unas paletas que están comprimidas contra la pared del cilindro por medio de unos resortes.

DE EXCENTRICAConsta de un rotor excéntrico respecto al cilindro donde se aloja y que en su movimiento llega a establecer contacto con el. Por la acción de un resorte, el rotor esta permanentemente en contacto con una paleta.

COMPRESORES HELICOIDALESEn estos la compresión del fluido refrigerante es continua. Constan de dos rotores llamados primarios secundario que, montados en ambos extremos sobre cojinetes, aseguran su exacta posición en el interior del compresor. cuentan con dos rotores , uno primario q es accionado directamente por el motor eléctrico y otro secundario que gira debido a un sistema de rodamientos por lo cual gira a menor velocidad.Entre lo0s dos rotores existe una pequeña separación la cual, debido al giro de ambas, generaran aberturas de espacios en la zona de aspiración q van disminuyendo, con lo que se traslada y se comprime el fluido hasta el otro extremo del rotor, donde se produce la descarga del refrigerante.Para aplicaciones con temperaturas de evaporación en el rango alto, medio y bajo.Con desplazamiento entre 120 m3/h y 360 m3/h Potencia nominal desde 22 kW hasta 89 kW (desde 40 HP a 120 HP)

COMPRESORES DE TIPO ABIERTO

Los primeros modelos de compresores de refrigeración fueron de este tipo. Con los pistones y cilindros sellados en el interior de un Cárter y un cigüeñal extendiéndose a través del cuerpo hacia afuera para ser accionado por alguna fuerza externa. Tiene un sello en torno del cigüeñal que evita la pérdida de refrigerante y aceite del compresor.Desventajas:• Mayor peso• Costo superior• Mayor tamaño• Vulnerabilidad a fallas de los sellos• Difícil alineación del cigüeñal• Ruido excesivo• Corta vida de las bandas o

componentes de acción directa

COMPRESORES SCROLLcompresor scroll es ampliamente utilizada en aplicaciones de aire acondicionado y refrigeración. Las aplicaciones scroll cubren un amplio rango de operación usando diversos refrigerantes. La línea más común de compresores scroll va de 1 a 25 toneladas. Generalmente los compresores scroll son de diseño hermético, pero también se producen algunas variantes semiherméticas.En aire acondicionado, los compresores más pequeños (de 1 a 6 toneladas) se utilizan en sistemas residenciales, tales como los sistemas de bombas térmicas empleados para calentar o enfriar hogares y negocios.Los compresores más grandes (de 7 a 25 toneladas), se usan en aplicaciones comerciales como enfriadores de líquido (chillers) y en una variedad de sistemas de unidades condensadoras.

Los compresores scroll de refrigeración se emplean en una amplia gama de aplicaciones que incluyen: sistemas paralelos para supermercados, tanques enfriadores de leche, transporte automotor de carga refrigerada y contenedores marinos.La tecnología scroll también ha sido exitosamente aplicada en criogenia y gas natural.Una ventaja adicional para los compresores scroll en el futuro es el uso creciente de R-410A. El scroll se ajusta naturalmente a este tipo de refrigerante. Los compresores scroll poseen una mayor eficiencia isoentrópica con R-410A y son más silenciosos. Incluso comparados con los compresores alternativos a pistón con R-22 actuales, resultan ser más silenciosos hoy; los compresores reciprocantes equivalentes demuestran ser entre 6-8 dBA más ruidosos.

SELECCIÓN DE UN COMPRESORCapacidad requerida: Compresores de tornillo usan menos energía, mientras que los compresores reciprocantes son más eficientes energéticamente hablando a capacidades menores a 1200 kW (340 Tr)

Condiciones de operación: Los compresores de tornillo y los compresores reciprocantes difieren en gran manera en su eficiencia cuando no operan bajo las condiciones del diseño o cerca de ellas. Los compresores de tornillo son significativamente menos eficientes en el uso de energía al operar en condiciones fuera de las de diseño, particularmente si tienen un cociente de volumen interno fijo. Los compresores de tornillo con cociente variable de volumen son por lo tanto más eficientes.

Requerimientos de carga parcial: Si el compresor va a trabajar a cargas parciales por largos periodos de tiempo, los compresores reciprocantes son más eficientes.

Consumo de energía: En plantas pequeñas, operar a temperaturas de evaporación de -10ºC o más altas en una sola etapa, los compresores reciprocantes tendrán menos consumo de energía que los compresores de tornillo. En plantas grandes ocurre lo opuesto.

En aplicaciones donde la temperatura de evaporación es menor a -10ºC , un sistema de dos etapas es la mejor alternativa. El consumo de energía de los dos compresores en cada una de las etapas es casi el mismo, dependiendo del tamaño de la planta.

Niveles de temperatura: En aplicaciones como las de acondicionamiento de aire y otras aplicaciones de “alta temperatura”, los compresores reciprocantes tienen un consumo de energía menor que los compresores de tonillo pequeños, esta diferencia varia de un 5 hasta un 15 %. Compresores de tonillo trabajando a bajas temperaturas en instalaciones de gran tamaño, usan menos energía que sus contrapartes en pistones.

Mantenimiento: Los compresores reciprocantes tienen muchas partes en movimiento comparados con los de tornillo, lo cual significa que se requiere de mayor mantenimiento. Aunque el mantenimiento requerido es relativamente simple y siempre puede ser realizado en campo.

Con lo que respecta a los compresores de tornillo, los reemplazos y los servicios mayores implican que el equipo a veces tiene que ser enviado a la fábrica para su reparación.

Servicio y refacciones: Al comprar un equipo no sólo se adquiere una unidad sino también el compromiso por parte del proveedor de garantizar el suministro de un servició profesional así como el acceso a las refacciones necesarias para llevar acabo un servicio.

Espacio disponible: Los compresores de tornillo son más compactos que los reciprocantes, y esto es aún más notorio a grandes capacidades.

VALORES FUNDAMENTALES1. RELACION DE COMPRESION(Rc)

2. RENDIMIENTO VOLUMETRICO(Rv)

3. VOLUMEN DESPLAZADO

D=diametro del pistón(dm)C=carrera(dm)n=numero de r.p.mN=numero de cilindros

4. TEMPERATURA DE DESCARGAPuede ser determinada por

T₁=temperatura de aspiración (⁰C)T₂=temperatura de descarga (⁰C)P₁=presión de aspiración (kg/cm²)P₂=presión de descarga (kg/cm²)K=relación entre calores específicos para una presión y volumen constantes. Su valor depende del tipo de fluido refrigerante. Por ejemplo para el R-22 es 1.184.

5. POTENCIA DEL COMPRESOR

Δh=variación de entalpia.Qr=caudal refrigeranteEste seria la potencia que en teoría se necesita para mover al compresor. Pero en realidad se debe tener en cuenta que para producir ese movimiento se deben vencer las resistencias debido a los rozamientos.Por lo tanto el motor eléctrico que accionara el compresor deberá tener una potencia superior.

VARIACIONES DE LAS PRESIONES Y SU REPERCUSION EN LAS POTENCIASYa que la potencia frigorífica de un compresor depende de las condiciones de trabajo. Veamos con ejemplos que se nos pueden presentar en la instalaciones de q manera repercuten en la potencia las variaciones de las presiones de trabajo.cuando la presión de aspiraciónSupongamos que la presión de aspiración Pa, disminuye hasta un valor Pa’.Se comprueba que :1. Al disminuir la presión de aspiración, el efecto

refrigerante(ER’)también disminuye, con lo cual también disminuye la potencia.

2. El volumen especifico(Ve’) aumenta, lo que implica que el desplazamiento volumétrico disminuye.

También se puede demostrar numéricamente con la relación de compresión(Rc), ya que, en este caso, aumenta y, por lo tanto, disminuyen el rendimiento volumétrico(Rv) y la potencia frigorífica

cuando varia la presión de condensaciónSupongamos que la presión de condensación Pc disminuye hasta un valor Pc’

1. El efecto refrigerante(ER’) aumenta, con lo que la potencia frigorífica también aumenta.

2. La relación de compresión(Rc) disminuye, con lo que la potencia frigorífica aumenta.

NOTA: los fabricantes facilitan en su documentación técnica unas tablas de rendimientos de los compresores, según los modelos, en las que reflejan las distintas capacidades de acuerdo con las condiciones de funcionamiento.La tabla a continuación es un ejemplo de esta información técnica. En ella podemos comprobar, a modo de ejemplo, la capacidad del compresor modelo 4RD.a) Si trabaja con una y temperatura de condensación de 30⁰C y de

evaporación de -5 ⁰C, su capacidad será de 11800kcal/h.b) En cambio, si la temperatura de condensación es de 50 ⁰C y la de

evaporación es de -5 ⁰C , entonces su capacidad se reduce a 9400kcal/h.

Tipo de compreso

r

Desplazamiento (m³/h)

Temperatura de

condensación (°C)

Capacidad en Kcal/h y con gases a t de 25°C de aspiración. Sin subenfriamiento

t de evaporación en °C

10 5 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30

4RD 10

30 20500 17100 14050 11800 9680 7350 6800 5100 4800

40 18300 15075 12090 10500 8600 7100 5600 4200 3150

50 16700 13800 11500 9400 7550 6025 4600 3550 2575

6TF 16

30 28100 23700 19750 16400 13500 11000 8850 7000 5400

40 25400 23300 21300 14800 12100 9800 7850 6190 4690

50 22900 21000 16100 13300 10800 8700 6900 5400 4150

RANGOS DE FUNCIONAMIENTO

VARIACIONES DE LAS PRESIONES Y SU REPERCUSION EN LAS POTENCIASYa que la potencia frigorífica de un compresor depende de las condiciones de trabajo. Veamos con ejemplos que se nos pueden presentar en la instalaciones de q manera repercuten en la potencia las variaciones de las presiones de trabajo.cuando la presión de aspiraciónSupongamos que la presión de aspiración Pa, disminuye hasta un valor Pa’.Se comprueba que :1. Al disminuir la presión de aspiración, el efecto

refrigerante(ER’)también disminuye, con lo cual también disminuye la potencia.

2. El volumen especifico(Ve’) aumenta, lo que implica que el desplazamiento volumétrico disminuye.

También se puede demostrar numéricamente con la relación de compresión(Rc), ya que, en este caso, aumenta y, por lo tanto, disminuyen el rendimiento volumétrico(Rv) y la potencia frigorífica

cuando varia la presión de condensaciónSupongamos que la presión de condensación Pc disminuye hasta un valor Pc’

1. El efecto refrigerante(ER’) aumenta, con lo que la potencia frigorífica también aumenta.

2. La relación de compresión(Rc) disminuye, con lo que la potencia frigorífica aumenta.

CAUSAS GENERADAS CON LA VARIACION DE LA PRESION DE ADMISIONLas características mas importantes de funcionamiento son la potencia y la capacidad de refrigeración. Estas características están controladas principalmente por las presiones de admisión y escape o también llamado presión de succión o presión de condensación en un ciclo de refrigeración.

POTENCIA

Donde es el aumento de entalpia del refrigerante durante la compresión.

CAPACIDAD DE REFRIGERACION

Generalmente expresado en toneladas de refrigeración y es proporcional al efecto refrigerante y al caudal en masa.

POTENCIA Y CAUDAL EN VOLUMEN POR TON

La potencia por tonelada es un índice útil del funcionamiento de un sistema de refrigeración.El valor de la potencia por tonelada es útil para la estimación del tamaño del motor cuando la capacidad en TON y las presiones de funcionamiento son conocidas.El caudal en volumen por TON es útil par indicar el tamaño físico o la velocidad necesaria para producir un TON de refrigeración.

EFECTO DE PRESION DE ESCAPE

LA CAPÁCIDAD, POTENCIA Y POTENCIA POR TON

La capacidad disminuye a altas presiones de escape a causa de la reducción del caudal en masa y del efecto refrigerante.El efecto refrigerante se reduce a altas presiones de escape debido a que la entalpia de liquido saturado que sale del condensador a altas presiones de condensación es mayor que si saliera a bajas de presiones de condensación.

El funcionamiento centrifugo vs reciprocante

Dosatt pag471 El grafico indica que un Compresor centrifugo podra mantener Una temperatura mas constante en le Evaporador sobre un amplio rango de Cargas que un compresor tipo Reciprocante.

Naturalmente que esto es una ventaja Muy importante en cualquier instalación Que requiera temperatura constante en El evaporador bajo condiciones de carga variable.

Del grafico, La curva de compresor centrifugo experimenta una rápida reducción en capacidad a medida que se aumenta la temperatura condensante. Esta característica del compresor centrifugo hace posible efectuar el control de su capacidad variando la cantidad y la temperatura del agua del condensador..

En la figura se muestra la característica de no sobrecarga del compresor centrifugo.Obsérvese que un aumento en la temperatura condensante causa una reducción tanto de la capacidad refrigerante como el los requerimientos de potencia del compresor , aunque se aumentan los caballos requeridos por tonelada.