TIPOS DE COMPRESORES

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

Funcionamiento de un compresor alternativo de pistón.

Compresor alternativo de pistón.

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.

Compresor rotativo de pistón rodante.

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.

Rotores de compresor de tornillo.

Rotores de compresor de tornillo.

Partes de un compresor de tornillo.

Partes de un compresor de tornillo.

Funcionamiento de un compresor de tornillo.

Funcionamiento de un compresor de tornillo.

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.

Funcionamiento de compresor Scroll.

Funcionamiento de compresor Scroll.

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.

Type air conditioning compressors by manufacturing

Hermetic Compressor

The hermetic compressor generally usually used in small, low-power installations because they have a lower cost and use less space within the unit, this type of compressor is directly cooled by the refrigerant itself and require no transmissions between the engine and the compressor itself. By contrast, when a hermetic compressor fails, this repair is more expensive unable to access the inside of this easily, usually this type of compressor is replaced, not repaired.

Semi-hermetic Compressor

The semi-hermetic compressor is typically used in medium power installations, they have the motor and compressor installed inside a pressure vessel and accessible for repair in case of failure. These can be divided into two classes, the cooled air are usually low power and cooled by suction.

Open Compressor

This type of air conditioning compressors to be more versatile and accessible are usually used in medium and large powers, open compressors are fully accessible for repair and transmission is performed abroad by straps so because of this usually they have more vibration problems and need proper alignment and tension of them.

Types of air conditioning compressors according to their performance / Technology

reciprocating piston compressor

These are based on the transformation of rotary motion similar to a car engines alternative but in reverse, are formed by a compression chamber into a cylinder and a piston which moves inwardly by said cylinder. The piston is attached to

Operation of a reciprocating compressor piston.

reciprocating piston compressor.

through a connecting rod transmission to a drive motor. By turning the engine, the crank describes a reciprocating movement, sucking the gas inlet through the intake valve when backing the piston, compressing the gas when the piston advances and expelling the gas through the exhaust valve when the piston reaches the end of its route.

The segments in the plunger as seals between it and the cylinder separating the high pressure (inside the cylinder) of the low pressure (pan).

In small compressors instead of piston segments with slots, as seals for the substantial losses suffered by the gas to pass through them and the film created by the lubricating oil used.

Rolling piston rotary compressor

In general, air conditioning compressors have direct coupling rotary engine and have no intake valves, the gas circulating always in the same direction. Support high compression ratios as the same abundant oil helps lubricate and helps to remove the heat produced by the compressor itself. These are subject to much less mechanical vibration than reciprocating compressors.

In rolling piston compressors, the motor shaft and the stator are concentric, while the rotor is eccentric axis. By sliding the rotor on the stator is set including a contact in the stator occurs along each and every one of its generatrices, while the rotor only along one, corresponding to the maximum distance the mainshaft.

Rolling piston rotary compressor.

Admission of steam is performed through the intake port and exhaust through the exhaust valve. The vapor sucked into the compressor, filling the space between the rotor and stator, is compressed so that, when rotating, gradually decreases its physical space until it reaches the pressure in the exhaust valve, which at that time open, then the expulsion or steam discharge takes place.

Rotary screw compressor

The screw compressor uses a double set of rotors (male and female). The male rotor lobes usually 4 engaging within 6 alveoli of the female rotor (disposition 4 + 6), being this rotor driven by the first and still the opposite directions of rotation. Other special variants are for example the 5 + 7.

Gas, due to the rotation is caught between the spaces of the rotors, being transported from one end to the other gear where the intake and exhaust are.

Each of the working chambers behaves as if the cylinder was a reciprocating compressor, wherein each rotor tooth driver acts as piston, which first closes and then compresses the volume initially trapped, so a scroll compressor is but a reciprocating compressor six helical cylinder in which the crankshaft have been removed, the residual space and the exhaust and intake valves.

Screw compressor rotors.

Screw compressor rotors.

Parts of a screw compressor.

Parts of a screw compressor.

Operation of a screw compressor.

Operation of a screw compressor.

The gas is compressed in a continuous manner by the rotors until the lobes are fully engaged. This eliminates the undesirable condition existing in reciprocating compressors, where the gas in the clearance volume between the piston and the top of the cylinder is re-inflates inside the cylinder, resulting in a reduction in volumetric efficiency and an increase in consumption power.

An essential feature in the air conditioning compressors screw is the absence of any valve both download and suction. By contrast, they require a high degree of quality tolerances, which means high manufacturing costs. Internal compression ratio is determined by the shape of the suction holes and discharge.

Scroll compressor or rotary spiral

The scroll compressor utilizes two spiral pieces, one fixed (the top) and the other mobile (lower) driven by the motor shaft. The center of rotation of the movable scroll is offset relative to the fixed scroll with an eccentricity and top "and" called "orbital radius" that allows the volumetric vapor compression aspirates.

Scroll compressor operation.

The lower spiral does not describe a rotating movement, but is a rotary translational movement. Between both parts (fixed and mobile spiral) are created from the inlet and continuously a compression chamber volume decreasing so the pressure increases. At the end of travel of the gas and when the volume of the compression chamber is minimal, it is ejected from the ejection outlet. In the discharge check valve which prevents the return of high pressure gas to the low pressure side to the machine stop there.

Currently being incorporated into the air conditioning compressors scroll frequency drives for capacity regulation, focusing on the rotational speed of the compressor (inverter).

centrifugal supercharger or turbocharger

The centrifugal compressor uses centrifugal force caused by high peripheral speed at which the fluid exits the rotor blades, speed as then passed through a diffuser with consequent drop speed, obtained as counterpart an increased pressure. Normal engine speeds used in reciprocating compressors, spiral and screw are about 3,000 rpm. For some centrifugal compressors single stage, with gearbox, 30,000 rpm speeds are used. Therefore, high speed machines are capable of handling very large volumes of refrigerant gas with low compression ratios. The gearbox has two gears: the gear motor, larger, and the driven gear, moving faster.

If the discharge pressure increases or pressure too low vaporization too, the compressor can not resist the pressure difference and stops pumping. The motor and compressor continue rotating, but the refrigerant stops moving from the low pressure side to the high pressure system. The compressor and motor undamaged unless left in this state overpressure will be long.

Refrigerant fluids used are almost always the halogen type, although in the oil and chemical industries methane, propane, ethylene and propylene are most frequently used in centrifugal compressors.

Its range of cooling power 350 kW extends to 12,000 kW and vaporization temperatures may vary from +10 C to -160 C. are used for air conditioning as water.