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Compresores Alternativos

mar - 24 - 2010
Julio Cesar

El funcionamiento del compresor alternativo se subdivide en cuatro fases: aspiración, compresión, impulsión y expansión.
En la primera fase la válvula de aspiración está abierta, por lo que el fluido frigorífico gaseoso entra en el compresor a presión constante, siendo Va el volumen aspirado, como se puede ver en la gráfica.

 

En la compresión, la válvula de aspiración y descarga están cerradas y el gas se comprime desde la presión de aspiración P1 a la de impulsión P2, que será lógicamente mayor. La presión de impulsión corresponde con la presión medida en el condensador. Cuando se alcance este valor, la válvula de descarga se abre y se produce la expulsión del gas a presión constante.
Al punto de inicio de la carrera del pistón (inicio de la compresión) se le llama “Punto Muerto Inferior” o PMI, y al de fin de carrera correspondiente a la expulsión del gas se le llama “Punto Muerto Superior” o PMS.
El volumen desplazado por el pistón durante la carrera Vg es el volumen comprendido entre el PMI y el PMS. Cuando la carrera de impulsión llega al final no se abre todavía la válvula de aspiración, porque en el interior del compresor existe fluido a la presión de descarga, mas concretamente en el espacio muerto con un volumen V0. Se produce por lo tanto una expansión del gas hasta que alcanza la presión de aspiración.


En ese punto la válvula de aspiración se puede abrir iniciándose así un nuevo ciclo. De lo explicado se deduce que el volumen aspirado Va es ligeramente inferior al volumen generado durante una carrera, Vg.
Al cociente Va/Vg se le denomina rendimiento volumétrico. Este rendimiento se puede representar en un diagrama en función de la temperatura de vaporización, de la velocidad angular y de la potencia del compresor.
En los compresores alternativos, la cilindrada se calcula con la siguiente expresión: C = D.l.n en donde D es el diámetro del cilindro, l la carrera del pistón y n el número de cilindros, por lo que también C = n.Vg
Se detallan a continuación las particularidades de funcionamiento de cada tipo de compresor alternativo.

Compresor alternativo de pistones con sistema biela manivela: está constituido por un cilindro con un pistón interior, su respectiva biela y manivela y las toberas de aspiración y descarga, equipadas con sus válvulas automáticas, como se puede ver en la figura siguiente:

 

La tubería de descarga siempre es de un diámetro menor que la de aspiración debido a que el refrigerante a alta presión necesita una menor sección de paso.
Estos compresores tienen un elevado rendimiento volumétrico, entre un 80 y un 90%, pero producen un nivel elevado de vibraciones. En este valor de rendimiento se tienen en cuenta las pérdidas de fluido producidas durante el llenado del cilindro y las posibles fugas del mismo hacia el exterior a través de los tubos.

Compresor alternativo de pistones tipo revolver: el principio de funcionamiento de estos compresores consiste en la transformación del movimiento rotativo del eje en un entre la varilla del pistón y el plato se efectúa mediante rótulas.

Compresor de cilindrada fija: estos compresores comprimen la misma cantidad de fluido en cada rotación, ya que disponen de un cigüeñal en forma de plato que no puede modificar su ángulo en relación con el árbol del compresor.
Los sistemas de climatización que emplean estos compresores conectan y desconectan la bobina del embrague, dependiendo de la temperatura del aire a la salida del evaporador, de manera que el compresor comprime o no según las necesidades del momento.
La decisión de conectar o desconectar el compresor es tomada por un sensor de temperatura que se encuentra, como se ha mencionado, en la salida del aire del evaporador. La desconexión se realiza cuando la temperatura del aire a la salida es tan baja que podría producir hielo en el evaporador.
Estos sistemas tienen el problema de la perdida de potencia del motor que provoca la conexión brusca del compresor, con las consecuencias que ello conlleva en cuanto al confort de marcha. Además, en ocasiones la potencia consumida es mayor que la que se necesita realmente.

 

Compresor de cilindrada variable: tienen en su interior un cigüeñal en forma de plato pero que puede variar el ángulo que forma respecto al árbol del compresor, girando alrededor de un punto. Cuanto mayor sea el ángulo, mayor será el desplazamiento de los pistones y por lo tanto mayor será la cilindrada del compresor.

 

Estos compresores, que aparecieron en el año 1987 no necesitan el empleo de un sensor de temperatura a la salida del aire del evaporador, ya que se regulan por si mismos.
Así pues el ángulo de inclinación depende de la presión en el cárter. Por medio de un orificio calibrado existe constantemente una inyección de parte del gas comprimido hacia el cárter. Además, una válvula de control pone en equilibrio las presiones de aspiración, de salida y del cárter, permitiendo la reinyección hacia la aspiración de la cantidad sobrante de fluido refrigerante en el cárter, de manera que el caudal coincida con las necesidades de refrigeración.
La variación de la cilindrada se lleva a cabo mediante la válvula de control. Al aumentar la carga térmica en el evaporador (aumenta la temperatura del habitáculo), la presión de evaporación aumenta ya que aumenta la temperatura. Esta presión aumenta por encima del punto de regulación de la válvula (2 bar efectivos). En esta situación se produce un paso de gas entre la cámara de aspiración y el cuerpo del compresor, no hay presión diferencial entre estas cámaras y los pistones tienen una carrera máxima.
Al aumentar la cilindrada, el flujo de refrigerante en circulación aumenta, con lo que el frío generado es mayor, la temperatura en el evaporador bajará junto con la del habitáculo y la presión de succión disminuye hasta estar por debajo del valor de regulación de la válvula. Esta válvula abre un paso entre la cámara de descarga y el cuerpo del compresor, por lo que se eleva la presión en el cuerpo. Simultáneamente, la válvula de control reduce el paso entre la cámara de aspiración y el cuerpo del compresor. La regulación del diferencial de presión produce una fuerza que actúa sobre cada una de las bases de los pistones. Como resultado se obtiene un par de giro que por medio del plato oscilante hace variar el ángulo de la leva giratoria. El plato del cigüeñal por lo tanto se desplazará hacia el otro lado, disminuyendo la cilindrada. En la práctica, el plato se sitúa en una posición intermedia que varía muy despacio, permitiendo cumplir en todo momento las necesidades térmicas del sistema.

Las ventajas de los compresores de cilindrada variable son:

  • Reducción del consumo de combustible del vehículo, ya que el compresor solo consume la potencia estrictamente necesaria
  • Evolución lineal de la temperatura del habitáculo
  • Eliminación de los golpes bruscos de puesta en marcha del compresor
  • Mejor deshumidificación del aire
  • Temperatura del aire de los difusores constante
  • Mayor confort de marcha
  • Compresor con una duración de vida superior
  • Supresión de la sonda de temperatura del evaporador
  • Mayor duración del resto de los accesorios del compresor, como embrague electromagnético, de la correa y de los rodamientos

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Comments

5 Responses so far.

  1. Enhorabuena! y gracias!

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    [Reply]

  2. Tuesday dice:

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  3. Marlee dice:

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