Tipos de compresores de aire acondicionado

Esta entrada también está disponible en: Inglés

Tipos de compresores

Según fabricación, tecnología o funcionamiento existen varios tipos de compresores utilizados para unidades de aire acondicionado y refrigeración, aquí un breve resume de los mismos.

 

Tipo de compresores de aire acondicionado según su fabricación

Compresor hermético

El compresor hermético generalmente suele ser utilizado en instalaciones pequeñas y de baja potencia ya que tienen un menor coste y utilizan un menor espacio dentro de la unidad, este tipo de compresor es refrigerado directamente por el propio refrigerante y no requieren de transmisiones entre el motor y el propio compresor. Por contra, cuando un compresor hermético se avería, la reparación de este resulta más cara al no poder acceder al interior de este de manera fácil, generalmente este tipo de compresor es sustituido y no reparado.

Compresor semihermético

El compresor semihermético es utilizado habitualmente en instalaciones de media potencia, estos tienen el motor y el compresor instalados dentro de un recipiente a presión y accesibles para su reparación en caso de avería. Estos se pueden subdividir en dos clases, los enfriados por aire que suelen ser de baja potencia y los enfriados por aspiración.

Compresor abierto

Este tipo de compresores de aire acondicionado al ser más versátiles y accesibles se suelen utilizar en medias y grandes potencias, los compresores abiertos son totalmente accesibles para su reparación y la transmisión se realiza en el exterior por medio de correas por lo que a causa de esto suelen presentar más problemas de vibraciones y es necesario una correcta alineación y tensión de las mismas.

 

Tipos de compresores de aire acondicionado según su funcionamiento / Tecnología

Compresor alternativo de pistón

Estos se basan en la transformación del un movimiento rotativo en otro alternativo similar a los motores de un coche pero en sentido inverso, están formados por una cámara de compresión en forma de cilindro y un pistón que se desplaza interiormente por dicho cilindro. El pistón está unido a

través de una biela de transmisión a un motor accionador. Al girar el motor, la biela describe un movimiento de vaivén, succionando el gas de entrada a través de la válvula de admisión cuando retrocede el pistón, comprimiendo el gas cuando avanza el pistón y expulsando el gas a través de la válvula de escape cuando el pistón llega al final de su recorrido.

Los segmentos colocados en el émbolo aseguran la estanquidad entre éste y el cilindro, separando la alta presión (interior del cilindro) de la baja presión (cárter).

En los compresores pequeños en lugar de segmentos se utilizan pistones con ranuras, que aseguran la estanquidad por las importantes pérdidas de carga que sufre el gas al atravesarlas y por la película creada por el aceite de lubricación.

 

Compresor rotativo de pistón rodante

En general, los compresores de aire acondicionado rotativos poseen acoplamiento directo del motor y no tienen válvulas de admisión, circulando el gas siempre en el mismo sentido. Admiten elevadas relaciones de compresión ya que el abundante aceite del mismo ayuda a lubricar y además ayuda a eliminar el calor producido por el propio compresor. Estos están sujetos a mucha menos vibración mecánica que los compresores alternativos.

En los compresores de pistón rodante, el eje motor y el eje del estator son concéntricos, mientras que el eje del rotor es excéntrico. Al deslizar el rotor sobre el estator se establece entre ellos un contacto, que en el estator tiene lugar a lo largo de todas y cada una de sus generatrices, mientras que en el rotor solo a lo largo de una, la correspondiente a la máxima distancia al eje motor.

La admisión del vapor se efectúa a través de la lumbrera de admisión y el escape a través de la válvula de escape. El vapor aspirado en el compresor, que llena el espacio comprendido entre el rotor y el estator, se comprime de forma que, al girar, disminuye progresivamente su espacio físico hasta que alcanza la presión existente  en la válvula de escape, que en ese momento se abre, entonces tiene lugar la expulsión o descarga del vapor.

Compresor rotativo de tornillo

El compresor de tornillo utiliza un doble conjunto de rotores (macho y hembra). El rotor macho tiene usualmente 4 lóbulos que engranan dentro de los 6 alvéolos del rotor hembra (disposición 4 + 6), hallándose este rotor accionado por el primero y siendo los sentidos de giro opuestos. Otras variantes especiales son por ejemplo la 5 + 7.

El gas, debido al giro queda prisionero entre los espacios de los rotores, siendo transportado de un extremo al otro del engranaje donde se hallan la admisión y el escape.

Cada una de las cámaras de trabajo se comporta como si el cilindro fuese un compresor alternativo, donde cada diente del rotor conductor hace las veces de pistón, que primero cierra y después comprime el volumen inicialmente atrapado, por lo que un compresor helicoidal no es sino un compresor alternativo de seis cilindros helicoidales, en el que se han eliminado el cigüeñal, el espacio residual y las válvulas de admisión y escape.

El gas es comprimido de un modo continuo por los rotores hasta que los lóbulos están engranados totalmente. Esto elimina la indeseable condición existente en los compresores alternativos, donde el gas en el volumen de holgura entre el pistón y la parte superior del cilindro se reexpande por el interior del cilindro, dando lugar a una reducción del rendimiento volumétrico y a un incremento en el consumo de potencia.

Una característica esencial en los compresores de aire acondicionado de tornillo es la ausencia de toda válvula tanto de descarga como de aspiración. Por el contrario, requieren de un alto grado de calidad en las tolerancias, lo cual supone elevados costes de fabricación. La relación de compresión interna está determinada por la forma de los orificios de aspiración y descarga.

Compresor scroll o rotativo de espiral

El compresor Scroll utiliza dos piezas en forma de espiral, una fija (la superior) y la otra móvil (inferior) accionada por el eje del motor. El centro de rotación de la espiral móvil está decalada en relación con el de la espira fija y superior con una excentricidad “e” llamada “radio orbital” que permite la compresión volumétrica de los vapores aspirados.

La espiral inferior no describe un movimiento rotativo, sino que se trata de un movimiento giratorio de traslación. Entre ambas piezas (espiral fija y móvil) van creando desde la boca de admisión y de manera continua una cámara de compresión de volumen decreciente por lo que la presión va aumentando. Al final del recorrido del gas y cuando el volumen de la cámara de compresión es mínima, éste es expulsado por la salida de expulsión. En la descarga existe una válvula de retención que evita el retorno de gas a alta presión hacia la parte de baja presión a la parada de la máquina.

Actualmente se están incorporando a los compresores de aire acondicionado scroll variadores de frecuencia para la regulación de la capacidad, incidiendo sobre la velocidad de giro del compresor (inverter).

Compresor centrífugo o turbocompresor

El compresor centrífugo utiliza la fuerza centrífuga provocada por la gran velocidad periférica en que el fluido sale de los álabes del rotor, velocidad que al pasar seguidamente a través de un difusor con la consiguiente caída de velocidad, obtiene como contrapartida un aumento de la presión. Las velocidades normales del motor utilizado en los compresores alternativos, espiral y de tornillos son de unas 3.000 rpm. Para algunos compresores centrífugos de una sola etapa, con caja de engranajes, se utilizan velocidades de 30.000 rpm. Por tanto, son máquinas de alta velocidad capaces de manejar volúmenes muy grandes de gas refrigerante con bajas relaciones de compresión. La caja de engranajes tiene dos engranajes: el engranaje motor, más grande, y el engranaje accionado, que se mueve más rápido.

Si la presión de descarga aumenta demasiado o la presión de vaporización baja demasiado, el compresor no puede resistir la diferencia de presión y deja de bombear. El motor y el compresor siguen girando, pero el refrigerante deja de moverse desde el lado de baja presión al de alta presión del sistema. El compresor y el motor no se verán dañados salvo que se dejen en este estado de sobrepresión mucho tiempo.

Los fluidos frigorígenos utilizados son casi siempre los de tipo halogenado, aunque en las industrias petrolíferas y químicas se utilizan muy frecuentemente, en los compresores centrífugos, metano, propano, etileno y propileno.

Su gama de potencia frigorífica se extiende de 350 kW a 12.000 kW y las temperaturas de vaporización pueden variar de +10 C a -160 C. Se utilizan para climatización como enfriadoras de agua.