Características y operación de los compresores herméticos reciprocantes

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En los equipos de refrigeración, el compresor es el elemento más importante, ya que se encarga de que el sistema funcione de manera adecuada. Conoce las características de los de tipo hermético reciprocante

Victoria Zárate

Con el apoyo de la empresa Danfoss se realizó una conferencia técnica enfocada en uno de los componentes más importantes de un sistema de refrigeración: “Funcionamiento y características de compresores herméticos reciprocantes para refrigeración”, impartida por el ingeniero mecánico electricista José Luis Ovalle Alba, quien cuenta con experiencia en ventas, diseño mecánico y refrigeración, y labora, desde 1997, para dicha empresa.

El experto resaltó que un sistema de refrigeración sencillo funciona, principalmente, gracias al evaporador, al condensador, al compresor y a la válvula de expansión; mientras que las demás partes sólo suelen brindar protección y control al compresor, “porque éste es la vida del sistema”.

De manera general, un compresor se entiende, entonces, como una máquina que admite un gas, lo comprime y lo descarga a una mayor presión y temperatura, la cual tiene muchas aplicaciones industriales, como en sistemas de refrigeración, aires acondicionados, la presurización de gases durante la fabricación de plásticos, entre otros.

Compresores para un sistema de refrigeración
Los diferentes compresores para refrigeración, en cuanto a su gama, se dividen en herméticos, semiherméticos, scroll y abiertos. Se utilizan tanto en sistemas sencillos como en refrigeración industrial.

Ahora bien, de acuerdo a su clasificación, el ingeniero Ovalle mencionó los tres tipos de compresores más importantes:

  • Reciprocante. Llamado de esta manera debido a que es un componente que tiene un pistón en su interior y un cigüeñal que hace que gire a través del motor, lo que significa que funciona con el desplazamiento de un émbolo dentro de un cilindro dirigido por un cigüeñal que hace que el pistón suba y baje (o succione y comprima) para obtener gases a alta presión
  • Scroll. Este tipo de compresor no tiene pistones, sino un mecanismo que consta de dos espirales –uno fijo y uno móvil– que comprimen el refrigerante desde la parte externa en dos puntos de succión, para luego llevarlo al centro y descargar el refrigerante; lo que significa que hace la succión y la compresión del refrigerante
  • Rotativo. Es un tipo de compresor que emplea un émbolo giratorio para bombear y comprimir el refrigerante en fase gaseosa. El funcionamiento del compresor rotativo permite diseñar compresores más compactos y más silenciosos

Compresor hermético reciprocante
Se trata de la máquina por la cual la compresión se obtiene mediante el desplazamiento de un pistón que se mueve de forma lineal y de atrás hacia adelante dentro de un cilindro, de tal manera que se reduce el volumen del cilindro donde se deposita el gas.

Tal efecto origina el incremento en la presión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido por medio de la válvula de salida del cilindro, que tiene unas válvulas que operan automáticamente por diferenciales de presión, como válvulas de retención para admitir y descargar gas. La válvula de admisión abre cuando el movimiento del pistón ha reducido la presión por debajo de la presión de entrada en la línea, mientras que la válvula de descarga se cierra cuando la presión en el cilindro no excede la presión de la línea de descarga, previniendo el flujo reverso.

Además, los compresores reciprocantes se deben alimentar con gas limpio, ya que no pueden manejar líquidos ni partículas sólidas en el gas, las cuales tienden a causar desgaste, y el líquido, como es no compresible, puede causar daños a las barras del pistón.

Características del compresor Maneurop
Este compresor hermético reciprocante cuenta con ciertas características que lo distinguen de otros:

  • Es resistente a altas temperaturas, debido a su diseño con un mecanismo robusto
  • Es tolerante al retorno del líquido (específicamente este compresor), pero no lo comprime
  • El retorno del refrigerante hacia este compresor es en forma de vapor sobrecalentado, pero no saturado; es decir, con una mezcla de vapor y una mezcla de líquido
  • La succión la realiza por la parte superior, lo cual evita el contacto entre el líquido y el embobinado, y se minimiza el riesgo de comprimir líquido y dañar el compresor
  • Cuenta con una carcasa de gran volumen, con un 25 % más

Componentes generales de los compresores herméticos reciprocantes

  • Caparazón del compresor. Se fabrica en hierro y sostiene los elementos de trabajo, incluyendo el motor y los pistones
  • Estator del motor. Se atornilla al caparazón
  • Sistema de válvulas, como la de entrada, salida, seguridad, succión y escape. Esta área es reducida al paso del refrigerante que permite caídas de presión
  • Pistón. Reduce al mínimo el espacio muerto en el cilindro, permitiendo una alta eficiencia volumétrica
  • Cigüeñal. Instalado dentro de la montura. Es el elemento que transmite la potencia del motor hacia las bielas
  • Bielas. Estas piezas sirven para transformar el movimiento rectilíneo de los pistones en rotativo o viceversa
  • Rotor. Se encuentra instalado en el cigüeñal. Completa el motor, que es de dos polos, y gira a una velocidad de 3 mil 500 revoluciones por minuto (RPM)
  • Protector térmico. Se ubica en el compresor. Se trata de un disco que corta la energía por temperatura o por corriente
  • Devanados. Pueden ser de cobre o aluminio el de arranque será de cobre y el de trabajo algunas veces será de aluminio
  • Cárter. Cuya parte cubre el elemento reciprocante y por ende mantiene acumulado el aceite de lubricación. Está abierto y expuesto al resto del ensamble del compresor
  • Calentador de cárter. Brinda protección contra acumulación de refrigerante en el cárter
  • Visor o mirilla. Permite definir si el compresor tiene o no aceite
  • Conectores Rotalock. Ayudan a dar servicio rápido y fácil al compresor

Manejo de los compresores reciprocantes

Para manipular con cuidado el compresor debes utilizar la argolla de elevación del compresor, así como un equipo de eleva­ción adecuado y seguro, en caso de que el compresor cuente con ello. De esta forma, almacena y transporta el compresor en posi­ción vertical, guarda el compresor a temperaturas de entre -35 ºC y 50 ºC (grados centígrados) y no lo expongas, ni al embalaje, ni a la lluvia o a atmósferas corrosivas.

Aplicaciones de los compresores
La aplicación del compresor contempla la refrigeración doméstica, la comercial y la transportada, para un aire acondicionado y para nivel industrial. Así, cuando se elige un compresor para una aplicación en un equipo de refrigeración se deben considerar distintos factores:

  • Verificar si el sistema de refrigeración requiere un mecanismo de control del refrigerante, ya que éste puede ser un tubo capilar donde las presiones se igualen cuando el compresor se detenga, o una válvula de expansión, que por oposición mantendrá las presiones de alta y baja con el equipo en reposo
  • Revisar si otra aplicación corresponde a la temperatura de evaporación necesaria en el sistema. La denominada como baja presión de evaporación (LBP, por sus siglas en inglés) oscila entre los -35 ºC y -10 ºC; la temperatura de evaporación media (MBP, por sus siglas en inglés) entre los -10 ºC y 7 ºC, y la alta presión de evaporación (HBP, por sus siglas en inglés) entre los 7 ºC y 15 ºC, que son para congelación, conservación y confort respectivamente
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Una relación de compresión* se entiende como una operación que muestra el resultado de la división entre la presión absoluta de descarga y la presión absoluta de succión en el trabajo de compresión realizado por un compresor en un sistema de refrigeración

Instalación del compresor hermético reciprocante
Recuerda que, previo a realizar una correcta instalación de los compresores, es ­necesario que consideres lo siguiente:

  • Asegúrate de que la temperatura ambiente del lugar de instalación no supere los 50 °C cuando el compresor esté apagado
  • Móntalo sobre una superficie plana –utiliza tu nivel de gota-
  • Comprueba que la alimentación corresponda a las características del motor del compresor
  • Cuenta con las barras de soldadura de las aleaciones de plata que sean correspondientes
  • Trata de tener tubos de cobre de refrigeración limpios
  • Verifica que los accesorios estén limpios y en buenas condiciones
  • No olvides colocar tus eliminadores de vibración paralelos al cigüeñal, para amortiguar las vibraciones

Dicho esto, instala el compresor de acuerdo con los siguientes pasos:

  1. Libera lentamente la carga de nitrógeno, a través de la válvula de obús
  2. Al soldar los conectores Rotalock, retira las juntas
  3. Utiliza siempre juntas nuevas para el montaje
  4. Conecta el compresor al sistema lo antes posible, para evitar la contaminación del aceite con la humedad ambiental
  5. Mientras cortas los tubos, evita que entre cualquier tipo de material en el sistema y procura no perforar ningún orificio donde no se puedan quitar las rebabas
  6. Suelda con mucho cuidado, utilizando técnicas modernas, y purga las tuberías, haciendo circular gas nitrógeno
  7. Conecta los dispositivos de seguridad y control obligatorios

Mantenimiento al compresor
Para evitar problemas en el compresor relacionados con el sistema debes hacer un mantenimiento periódico de acuerdo con ciertas tareas recomendadas; pero antes, considera que la presión interna y la temperatura de la superficie son peligrosas y que podrían provocar lesiones permanentes, y que es necesario que tú como técnico de mantenimiento o instalador cuentes con las herramientas y los conocimientos adecuados.

Asegúrate de realizar las inspecciones de mantenimiento periódicas, con el propósito de garantizar la fia­bilidad y el cumplimiento de las normas locales que se requieren.

  • Verifica que los dispositivos de seguridad se pueden operar y se encuentran correctamente ajustados
  • Confirma que el sistema no tienen fuga alguna
  • Revisa cuál es el nivel de corriente del compresor
  • Asegúrate de que el sistema funciona de acuerdo a los registros de mantenimiento previos y las condiciones ambientales
  • Verifica que todas las conexiones eléctricas estén bien fijas
  • Mantén limpio el compresor y confirma la ausencia de óxido en las conexiones eléctricas, tubos y carcasa del compresor

Posibles fallas en el sistema

  • Retorno de líquido. Sucede cuando ocurre un sobrecalentamiento bajo del refrigerante en la succión del compresor
  • Contaminación del sistema. Un material extraño resultará en un desgaste excesivo
  • Humedad en la instalación. Para evitar fallas por esto, debes tomar en cuenta la aplicación del compresor, como cuando no se hace vacío, ya que en el sistema quedan gases no condensables; es decir, la alta presión incrementaría debido a la falta de vacío. Además, cuando hay una mezcla de humedad con el refrigerante y el aceite se producen reacciones capaces de atacar químicamente las tuberías de cobre y los motores eléctricos del compresor
  • Suciedad en la instalación. Resultado de la falta de cuidado de la instalación del sistema
  • Temperatura de descarga elevada.Producida cuando se trabaja con un valor elevado del sobrecalentamiento del gas en la succión del compresor

Finalmente, el ingeniero Ovalle te aconseja que para realizar tu trabajo de la mejor manera consideres las precauciones necesarias, así como las buenas prácticas con una base teórica, ya que, por lo general, se realizan las tareas de acuerdo a experiencias, las cuales no son el primer paso a seguir.

Lee el artículo completo en la revista Cero Grados, edición de enero 2016