Compresores Paper

download Compresores Paper

of 12

Embed Size (px)

Transcript of Compresores Paper

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    1/12

    Existen tres tipos bsicos de compresores; reciprocantes, rotativos, y centrfugos.

    Los compresores centrfugos son utilizados ampliamente en grandes sistemas centralesde acondicionamiento de aire y los compresores giratorios se utilizan en el campo de los

    refrigeradores domsticos, sin embargo, la inmensa mayora de compresores utilizados

    en tamao de menor caballaje para las aplicaciones comerciales, domesticas e

    industriales son reciprocantes.

    Funciones del compresor

    1- Crea la diferencia de presin requerida

    El sistema de refrigeracin debe operar con la parte correspondiente a

    evaporacin a baja presin, y la parte de condensacin a alta presin. De acuerdo a esto,

    a la porcin del sistema en el lado de succin del compresor se le llama lado de baja,

    mientras que a la seleccin del sistema en el lado de descarga del compresor se le llama

    lado de alta

    El nivel de presin requerido en ambos lados depender de la temperatura de

    operacin del condensador y evaporador y del refrigerante usado del sistema.

    Supongamos que tenemos un sistema de aire acondicionado cargado con R-12,

    con el compresor sin funcionar y la temperatura a 80F (26.7C). La presin del

    refrigerante ser 84.3 PSIG (5.9kg/cm2) en ambos lados, y no habr ni evaporacin ni

    condensacin del refrigerante. Con el compresor funcionando, la presin se descarga

    puede aumentar a 117.4 PSIG (8.25Kg/cm2), la que corresponde a 100F (37.8C) para

    R-12, el calor podra entonces fluir del condensador a 100F (37.8C) al aire a 80F

    (26.7C) y el vapor del refrigerante podra condensarse. Simultneamente, por la accin

    de succin del compresor se reducira la presin del evaporador debajo de 84.3 PSIG

    (5.9Kg/cm2) y su temperatura caera por debajo de los 80F (26.7C) permitindole

    absorber calor. Para la evaporacin a 40F (4.4C), la presin del vapor tendra que serde 37 PSIG (2.6Kg/cm2).

    CompresoresHUARCAYA ALVAREZ NOE UNI-FIM

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    2/12

    Para una temperatura menor digamos, 0F (-17.8C) la presin tendra que

    reducirse a 9.2 PSIG (0.65Kg/cm2) y a -40F (-40C) el compresor tendra que

    mantener un vaco de 10.9 pulgadas de mercurio en el evaporador.

    Razn de compresin

    Razn de compresin = Presin absoluta de descarga

    Presin Absoluta de succin

    Este trmino indica cual es el cambio de presin que debe crear el compresor en

    un sistema. Se determina dividiendo la presin absoluta de descarga entre la presin

    absoluta de succin del compresor. Tomando los tres ejemplos anteriores se tiene que:

    Para una temperatura de evaporacin de 40F (4.4C) la razn de compresin es

    de 2.4 ( fcil para el compresor).

    Para 0F (-17.8C) es de 5.6 (difcil para el compresor) y,

    Para 40F (-40C) es de 14.2 (muy difcil).

    A menor temperatura la razn de compresin requerida es mayor, con baja

    eficiencia y difcil operacin del compresor, debido a que la eficiencia baja y el

    funcionamiento del compresor se dificulta operando a altas razones de compresin, se

    ha establecido un limite de 10 a 1 y hasta 7 a 1. Sin embargo, no es raro encontrarse con

    compresores pequeos operando a razones de 12 a 1.

    2- Alimenta un Volumen Suficiente de Refrigerante

    Qu es un volumen suficiente de refrigerante?

    La respuesta depende de la temperatura de operacin. A menor temperatura de

    operacin mayor volumen de refrigerante deber circular. Esto significa que se necesita

    un compresor "ms" grande para enfriar una carga dada a temperatura muy baja, que

    para enfriar la misma carga a temperatura moderadamente baja. O bien que un

    compresor puede funcionar a una velocidad fija bombeando un volumen constante,

    pero su capacidad de enfriamiento varia; o sea un compresor manejando 8 toneladas

    (24,000Kcal/hora) a 40F (14.4C), puede manejar nicamente 4 toneladas

    (12,000Kcal/hora) a 0F y 1 tonelada (3,000Kcal/hora) a 40F. Esto afecta elfuncionamiento del motor debido a la variacin de carga. Un compresor produciendo

    una temperatura en el evaporador de 40F (4.4C) opera a gran capacidad y representa

    una gran carga para el motor. El mismo compresor usado para una temperatura menor

    en el evaporador opera a menor capacidad, pudindose utilizar un motor ms pequeo.

    As, el tamao del motor de un compresor adecuado para funcionar a 40F (-40C)

    resultara insuficiente para operar a 40F (4.4C).

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    3/12

    3- Deben ser los ms adecuados al refrigerante usado

    El refrigerante afecta el diseo del compresor en detalles tales como: El tamao

    de las vlvulas, la tensin de los resortes de las vlvulas y el diseo del sistema de

    enfriamiento. Algunos refrigerantes como el amoniaco se calientan demasiado por la

    compresin, el diseo de un compresor para amoniaco puede necesitar agua o chaquetasde enfriamiento, mientras que el diseo de compresores para refrigerantes que no se

    calientan demasiado como el R-12 pueden requerir nicamente aletas de enfriamiento.

    Clasificacin de los Compresores

    H Temperatura alta o de aire Temperatura del evaporador

    Acondicionado -17.8 C 7.2 C

    M Temperatura media o comercial Temperatura del evaporador

    -20.6 C -3.9 C

    L Temperatura baja Temperatura del evaporador

    -40 C -17.8 C

    XL Temperatura extra baja Temperatura del evaporador

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    4/12

    Moto-compresores Semihermticos:

    El compresor es accionado por un motor elctrico montado directamente en el

    cigeal del compresor, con todas sus partes, tanto del motor como del compresor

    hermticamente selladas en el interior de una cubierta comn. Las cabezas cubiertas de

    estator, placas del fondo y cubiertas del crter son desmontables, permitiendo el accesopara sencillas reparaciones en el caso de que se deteriore el compresor.

    Moto-Compresor Hermtico:

    El moto-compresor hermtico ha sido desarrollado en un esfuerzo para lograr

    una disminucin de tamao y costo, y es ampliamente utilizado en equipo unitario de

    escasa potencia, como en el caso del motor semi-hermtico, un motor elctrico se

    encuentra montado directamente en el cigeal del compresor pero el cuerpo es una

    carcasa metlica hermticamente sellada con soldadura. As, no pueden llevarse a cabo

    reparaciones interiores puesto que la nica manera de abrirlos es cortar la carcasa del

    compresor.

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    5/12

    Compresores de Dos Etapas:

    Desarrollados para altas relaciones de comprensin necesarias para lograr

    temperaturas de evaporacin que se encuentran en le gama de -35C a 62 C, estos

    compresores se dividen internamente, actuando unos pistones como alta y otros como

    baja presin.

    Compresores Tandem:

    Consiste en la interconexin de dos compresores en un sistema de refrigeracin

    con la finalidad de variar la capacidad de acuerdo con las existencias del diseo. Esta

    unidad consiste en dos compresores separados con una cubierta comn que sirve de

    interconexin y sustituye las cubiertas individuales del estator. Dado que cada

    compresor puede funcionar individualmente, el Tandem proporciona una simple forma

    para la reduccin de capacidad a toda prueba con el mximo ahorro de energa y

    simplifica grandemente el sistema de control.

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    6/12

    Otros tipos de Compresores:

    Compresores tipo Scroll

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    7/12

    Compresores Tipo Tornillo

    Compresores Reciprocantes

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    8/12

    1 Enfriamiento del cabezal

    El sistema de enfriamiento puede ser por agua o pro medio del refrigerante (expansin

    de lquidos) opcional.

    2 Resortes de seguridad

    Los resortes de seguridad del cabezal previenen daos en la cmara de descarga

    3 - Mecanismo da Plato de VlvulasLa tensin del resorte de elevacin y la introduccin de amortiguamiento del gas,

    proporcionan una gran durabilidad.

    4 - Pistones y Camisas de Cilindros

    Los anillos de compresin y aceite aseguran un sello perfecto entre el pistn y la pared

    del cilindro, permitiendo una eficiente lubrificacin con el mnimo consumo de aceite.

    5 - Filtro de Aceite

    6 - Enfriamiento de Aceite

    El enfriamiento del aceite puede ser por agua o por medio de refrigerante (lquido

    expandido)

    7 - Crter

    El crter es una pieza fundida en acero especial. Est normalizado, probado sobrepresin y minuciosamente limpio.

    8 Eje de Cigueal

    El eje del cigeal es dinmica y estticamente balanceado para una operacin suave.

    Fabricado con fierro maleable, es extremamente resistente.

    9 - Mecanismos de Controle de Capacidad

    El mecanismo de controle es de fcil manejo en el perodo de mantenimiento. Es

    controlado hidraulicamente por intermedio de una vlvula manual o automticamente

    por una vlvula solenoide.

    10 Empaquetaduras

    Secuencias de Eventos en el cilindro:

    La prxima figura representa cuatro estados del ciclo de compresin con el

    correspondiente diagrama P-V.

    pms

    pmi

    pms

    pmi

    compresin descarga

    re-expansin succin

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    9/12

    A medida que el pistn se aleja del punto muerto inferior (PMI), ambas vlvulas

    estn cerradas y el gas es comprimido politrocamente hasta que la presin diferencial a

    travs de la vlvula descarga sea suficientemente alta para abrirla. La secuencia de

    compresin es as completada, dando lugar al proceso de descarga donde gas a alta

    presin es descargado.

    Cuando el pistn se aleja del punto muerto superior (PMS), la vlvula de

    descarga se cierra y atrapado va en alta presin.

    La zona de volumen muerto se expande. Este estado es usualmente conocida

    como re-expansion. La presencia del espacio muerto es inevitable ya que se necesita de

    un espacio disponible para la tolerancia de movimiento del sistema mecnico y tambin

    para el movimiento de las vlvulas. En esta secuencia el gas se asume, sigue una

    expansin politropica.

    Cuando la presin dentro del cilindro cae lo suficientemente bajo la vlvula de

    succin abre, permitiendo el ingreso de gas en el cilindro. El gas continua ingresandohasta que el pistn retorne del PMI, la presin del cilindro entonces se incrementa

    obligando el cierre automtico de la vlvula de succin.

    El ciclo se repite a cada revolucin. Idealmente, sin tomar en cuenta las perdidas

    a travs de las vlvulas, los cuatro estados se representan como sigue:

    1 2 Compresin Politropica

    2 3 Descarga Isabarica

    3 4 Expansin Politropica

    4 1 Succin Isobarica

    Vi = Volumen inducido (volumen admitido)

    Vs= Volumen Barrido (volumen desplazado)

    Vi = V1 V4= Vs+ VM V4

    P

    V

    Pv n1Pv n2

    1

    23

    4

    Pd

    Ps

    VsVm

    Vi

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    10/12

    Eficiencia volumtrica y Flujo Msico:

    La figura anterior describe un diagrama P-V, sin cada de presin a travs de las

    vlvulas. Debe ser claro que debido a la re-expansion del gas atrapado en el volumen

    muerto, el volumen inducido ( o admitido) no es igual al volumen desplazado (tambin

    conocido como volumen barrido). Este hecho introduce el concepto de eficienciavolumtrica

    vi= Vi

    Vs

    Vi = V1 V4 = Vs + Vc V4 Vm = Vc

    Es conveniente escribir la eficiencia volumtrica en trminos de parmetros conocidos

    del compresor, llamados, presiones de succin y descarga, el ndice politropico de

    compresin y volumen muerto y barrido.

    De la re-expansion Politropica:

    V4= Vc(Pd/Ps)1/n

    De all:

    Vi= Vs - Vc ((Pd/Ps)1/n

    1)

    vi =1 - Vc((Pd/Ps)1/n

    1)

    Vs

    Si r = Vc (relacin de volumen) r = Vm

    Vs Vs

    De las ecuaciones anteriores, se puede observar que la relacin de presiones y de

    volmenes afectan la eficiencia volumtrica si Vc= 0 v i= 1

    La eficiencia actualmente definida, no toma en cuenta las perdidas en la vlvula,

    perdidas a travs de los es usualmente denominado eficiencia volumtrica terica.

    La eficiencia volumtrica real introduce el coeficiente volumtrico Cv que toma en

    cuenta estas perdidas:

    v = Cv vi

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    11/12

    Con la eficiencia volumtrica el flujo de masa del compresor (m) es calculado

    m = Vs Nv

    v1

    Vs = Volumen barrido, Swept o cilindrada

    m = Vs (RPS) (1 - r((Pd/Ps)1/n

    1) Cv v1 = vsvs

    Trabajo de comprensin y potencia:

    El trabajo de compresin puede ser calculado aplicando volumen de control en el

    compresor. La primera ley de la termodinamica nos da, por unidad de masa.

    wc = qc + (hd / hs) qc = 0

    Considerando compresin politropica

    Psvsn= Pdvd

    nPevv1

    n= Pconv2

    n

    Adems:

    wc = n Psvs ((Pd/Ps)n-1/n

    1)n - 1

    Para la compresin de gases perfecto el producto P25puede ser sustituido RT

    wc = n R Ts ((Pd/Ps)n-1/n

    1)n - 1

  • 5/25/2018 Compresores Paper

    12/12

    Y si multiplicamos wcpor el flujo de masa tenemos la potencia de comprensin.

    Wc = n Psvs ((Pd/Ps)n-1/n

    1) m

    n - 1

    Como se observa el trabajo de compresin depende bsicamente de la relacin de

    presin y las condiciones de entrada del gas.

    Para evaluar los requerimientos actuales de potencia al eje del compresor, las perdidas

    mecnicas deben ser tomadas en cuenta, entonces se

    La eficiencia mecnica:

    Wc = Wc

    m

    Coeficiente Politrpico

    P vn= Cte

    n = ln (Pd/Ps)

    ln (vd/vs)

    n = 1.139 (R12)

    n = 1.187 (R22)

    n = 1.133 (R502)