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Tema 6.
Compresores
Sistemas de fijación a motor. Requisitos de conexión con el sistema A/Ac. Compresores alternativos: cilindrada fija cilindrada variable.
Compresores rotativos: de paletas espirales.
Mecanismos de regulación de compresores Tipos de embragues. Verificación. Práctica de identificación de compresores. Desmontaje de embrague.
Verificación estado de embrague. Desmontaje/montaje de un compresor.
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Compresores montaje en motor
Polea cigüeñal Polea cigüeñal Compresor Compresor Polea Tipo A Polea Tipo PV
• Los compresores son movidos por una correa conectada al cigüeñal. • Dicha correa suele ser tipa A ó PoliV.
• En algunos casos la correa es independiente para el compresor, pero en otros es compartida con otros elementos del motor como alternador y bombas.
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PRINCIPALES ELEMENTOS DE UN COMPRESOR
Embrague Cuerpo Culata
• El compresor se divide en dos elementos principales: Embrague y cuerpo. • En algunos tipos dentro del cuerpo podemos tener la culata como elemento separado del mismo.
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Montaje Compresores
Montaje tipo orejetas Polea tipo 2A Culata radial Montaje Directo Culata axial Polea tipo PV• Atendiendo a su montaje sobre el motor, encontramos compresores de montaje directo, montaje de orejetas o montaje tipo alternador.
• Atendiendo a las conexiones para las mangueras tenemos conexiones, en cuerpo, conexiones en culata, conexiones axiales y conexiones radiales.
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Montaje Compresores
Control externo Sin embrague Montaje VDA Conexión en cuerpo y culata Polea tipo PV Montaje tipo alternador Conexiones en cuerpo COPIA• Existe un tipo de configuración de montaje directo denominado VDA con tres puntos de montaje, dos en la zona de polea y un centrado en la zona de culata. Dicho tipo de montaje es utilizado normalmente por los turismos alemanes actuales.
• Existen numerosas copias de compresores en el mercado. Solamente la utilización de compresores fabricados por el fabricante original nos garantizará los resultados adecuados en un componente de alta precisión y alto precio como es el compresor.
• En los compresores con cilindrada pilotada el embrague en sí no existe en algunos casos.
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Montaje Compresores
Control externo Con embrague
Polea tipo PV Conexiones en
culata
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Elementos del embrague
Bobina Polea Arandelas ajuste holgura Arandela fijado polea Arandela fijado Bobina Rodamiento Placa frontal
• El embrague se compone de tres elementos principales: Placa frontal, polea y bobina. Además existen accesorios de fijación y ajuste de dichos elementos. • La bobina es solidaria al cuerpo del compresor.
• La polea gira libremente. La parte interior del rodamiento está montada sobre el cuerpo del compresor, con el fin de que el mismo soporte los esfuerzos debidos a la tensión de la polea.
• La placa frontal el solidaria al eje del compresor.
• Cuando se suministra tensión a la bobina, esta atrae la placa frontal hacia la polea del compresor, haciéndola solidaria a la misma y moviendo el mecanismo del compresor. Durante el acople se produce un pequeño resbalamiento en el embrague.
• Mediante las arandelas de ajuste se ajusta la distancia entre la placa y la polea, que normalmente es de alrededor de 0.6mm.
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Ajuste del embrague
•
Mediante las arandelas de ajuste se ajusta la distancia
entre la placa y la polea, que normalmente es de
alrededor de 0.6mm. La holgura debe ser uniforme
alrededor de la polea, y esta no debe oscilar.
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Tipos de placas de embrague
Flejes metálicos
Anillo de caucho Botones de caucho
• Existen diferentes sistemas que permiten el desplazamiento axial de la placa frontal, para que la misma se acople a la polea. Los más utilizados son: flejes metálicos, anillo de caucho y botones de caucho.
• Algunas poleas llevan un material de fricción en su superficie para mejorar el acople entre polea y placa.
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EMBRAGUE
-BOBINA
Diodo Fusible Térmico MASA BOBINA FUSIBLE TÉRMICO• La bobina puede incluir accesorios como el fusible térmico y el diodo. • En caso de esfuerzos anormalmente altos en el compresor se produce un resbalamiento del embrague. Si este resbalamiento se produce durante un tiempo largo, la superficie de fricción alcanza temperaturas muy altas que
pueden llegar a fundir los sellos del rodamiento. Sin grasa el rodamiento quedará destruido y la correa puede saltar de la polea provocando una avería
inmovilizante del vehículo. Con el fin de que esto no se de se ha introducido el fusible térmico que desconecta la bobina para evitar daños en la correa.
•El diodo protege el sistema eléctrico del transitorio de tensión que se produce al desconectar la corriente.
•En compresores con diodo hay que prestar especial atención a la polaridad de la conexión.
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Tipos de compresores de pistones
utilizados en vehículos
Pistones
Cilindrada Fija
Control
interno
Cilindrada Variable
Control
externo
Cilindrada
Variable
Con
Embrague
Sin
Embrague
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Mecanismos de compresores de
pistones utilizados en vehículos
• Pistones con cigüeñal
• De funcionamiento similar al de un motor de dos tiempos. Actualmente se encuentran en desuso en vehículos automóviles por su tamaño y ser ruidosos.
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Mecanismos de compresores de
pistones utilizados en vehículos
Swash plate ( Sin biela) Wobble plate ( Con biela)
• Las tecnologías más modernas son las de plato oscilante. Estos compresores son muy compactos, y al tener numerosos pistones presentan buenas
características acústicas.
• Existen dos tecnologías, sin biela, conocidos como “swash plate” y con biela, conocidos como “wobble plate”
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Compresor de pistones con biela
Simple efecto Doble efecto
• Si todos los pistones se encuentran al mismo lado del plato, los denominamos de simple efecto.
• Si tenemos pistones opuestos a ambos lados del plato los denominamos de doble efecto.
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DESPLAZAMIENTO FIJO 1 Placa 2 Polea embrague 3 Eje 4 Plato leva 5 Pistón6 Orif. válvula succión 7 Engranaje oscilante 8 Bola central
9 Engranaje fijo
10 Orif. válvula descarga
Compresor de pistones con biela
• Vista de la sección de un compresor de pistones de cilindrada fija Sanden. El mecanismo de bola central y engranaje evita que el plato de pistones gire sobre si mismo.
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Compresor de pistones con biela
• En el caso del compresor de cilindrada fija hay
condiciones en las que es necesario desconectar este
para evitar el helado del evaporador.
• Esto trae como consecuencia:
– Variaciones de los niveles de temperatura y humedad del aire de salida del evaporador.
– Cambios bruscos en la potencia requerida del motor del vehículo, siendo más difícil su gestión
• Para evitar dichos problemas se desarrollaron los
compresores de cilindrada variable que adaptan su
cilindrada a las necesidades frigoríficas
DESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL INTERNO
• En condiciones de baja carga térmica del evaporador, la temperatura de su superficie puede ser muy baja.
• Cuando la temperatura del evaporador baja por debajo de 0ºC, se empieza a formar hielo en su superficie. Debido a la formación de hielo el intercambio térmico es peor, con lo que el hielo continuará formándose cada vez de manera más rápida. Para evitar que el evaporador quede hecho un bloque de hielo que hay que desconectar el compresor y permitir que el hielo se funda.
• Pueden darse casos extremos en los que por un fallo el hielo impida totalmente el paso e aire a través de las aletas del evaporador.
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DESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL INTERNO
1 Plato leva 2 Plato de pistones 3 Deslizadera 4 Monorraíl
5 Válvula control (MFCV)
Compresor de pistones con biela
• Sección de un compresor de cilindrada variable tipos Sanden SDV. • El mecanismo monorraíl/deslizadera evita que el plato de pistones gire sobre si mismo.
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CARGA TERMICA PRESION EVAPORACION DESPLAZAMIENTO
PRESION EVAPORACION DESPLAZAMIENTO
TEMPERATURA EVAPORACION
FORMACION HIELO CARGA TERMICA
PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO COMPRESOR
VARIABLE
PRESIONEVAPORACION
=
PRESION EN EL INTERIOR EVAPORADOR
PRESION SUCCION
=
PRESION ENTRADA COMPRESOR
• El compresor variable adapta su cilindrada a la carga térmica del sistema. Si necesitamos enfriar mas incrementa su cilindrada, y viceversa.
• Al aumentar la carga térmica del evaporador la presión de evaporación sube y al diminuir la carga térmica baja la presión de evaporación.
• Al aumentar la presión de evaporación aumenta el desplazamiento y viceversa. • Si la presión de evaporación disminuye la temperatura de evaporación
disminuye. Si la temperatura de evaporación disminuye hasta tener una temperatura en superficie del evaporador inferior a 0ºC, nos aparece hielo. • El ideal sería tener una presión de evaporación que nos proporcione una temperatura en la superficie del evaporador justo por encima de 0ºC para tener las máximas prestaciones del sistema: la superficie del evaporador está lo más fría posible sin formación de hielo.
• Entendemos por presión de evaporación la presión en el interior del
evaporador, y por presión de succión la presión a la entrada del compresor. La presión de succión es menor que la presión de evaporación por la pérdida de carga ( rozamiento del fluido con tubería) que se produce en la tubería que va desde el evaporador al compresor.
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PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO COMPRESOR VARIABLE
PISTONES
PISTONES PISTONES
PISTONES
DESCARGA
DESCARGA CARTERCARTER SUCCIONSUCCION
AUMENTA DESPLAZAMIENTO
AUMENTA DESPLAZAMIENTO DISMINUYE DESPLAZAMIENTODISMINUYE DESPLAZAMIENTO
AUMENTA PRESION SUCCION
AUMENTA PRESION SUCCION
D IS M IN U Y E P R E S IO N S U C C IO N D IS M IN U Y E P R E S IO N S U C C IO N
A
u
m
e
n
ta
c
a
rg
a
te
rm
ic
a
A
u
m
e
n
ta
c
a
rg
a
te
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a
Disminuye carga termica
Disminuye
carga termica
• Supongamos un columpio balancín en el que tengamos tres señores. Uno gordo (rojo) sentado en el punto de apoyo, uno empujando en el extremo hacia arriba (señor verde) y uno empujando en el extremo hacia abajo (señor azul). La posición del columpio no dependerá de lo que pese el señor rojo, ya que no ejerce palanca sobre el columpio. Si la fuerza que ejerce el señor verde el mayor que el peso del señor azul, el columpio estará arriba y si es menor abajo.
• En el compresor ocurre lo mismo. El señor rojo es la presión de descarga, el señor azul la presión de succión y el señor verde la presión del cárter.
• Si aumenta la presión de succión el desplazamiento aumenta y si disminuye la presión de succión el desplazamiento disminuye, mientras que la presión de descarga no tiene influencia en la posición del columpio.
• El ejemplo anterior es puramente didáctico, ya que en la realidad tenemos inercias y fuerzas de rozamiento que influyen en el punto de funcionamiento.
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Concepto de control de desplazamiento
Cámara de descarga (Pd) Cámara de succión (Ps) Cárter (
Pc)
Orificio Válvula de control (MFCV) Gas succión Gas descarga Compresión Flujo de gas a travésde segmentos
La presión del cárter se regula abriendo y cerrando la válvula de control. La válvula de control tiene un fuelle que detecta la presión de succión. Por tanto, la válvula de control regula la presión del cárter.
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Caracteristicas de control 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 Presion de descarga (MPa abs)P re s io n d e s u c c io n ( M P a a b s )
La presión de descarga modifica el punto de presión de succión de modo que con carga térmica elevada se mantiene la presión de evaporación requerida para garantizar el rendimiento frigorífico adecuado en el evaporador.
Válvula de control interno
Presión evaporacion
Presión succión ∆P
• En el interior de la válvula de control hay un fuelle en cuyo interior está el vacío. En principio buscamos tener una presión de cárter constante para que sea la presión de succión la que nos de un mayor o menor desplazamiento. Al aumentar la presión de cárter el fuelle abrirá permitiendo pasar gas desde el cárter a succión, y manteniendo de esta forma la presión del cárter constante. • La válvula trata de compensar la pérdida de carga que hay en la tubería que va desde el evaporador al compresor. La pérdida de carga será mayor cuanto mayor sea el caudal de refrigerante que circula por la tubería. Es difícil medir el caudal, pero la presión de descarga del compresor es proporcional al caudal para las mismas condiciones termodinámicas, así a mayor caudal, mayor presión de descarga.
• La válvula permite presiones de cárter más bajas cuando la presión de
descarga es más alta. Así el desplazamiento será un poco mayor, y la presión de succión menor, para compensar la pérdida de carga de la tubería.
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Compresor de desplazamiento variable
Tendencia de la tecnología
Incremento del uso de compresor variable con regulación externa para mejorar el confort y la eficiencia energética mediante la minimización del recalentamiento del aire en el HVAC.
Un compresor con control externo permite la posibilidad de un mínimo desplazamiento que elimina la necesidad de embrague.
Un compresor con control externo optimiza el desplazamiento para mejorar la gestión del motor. El refinado sistema de gestión motor genera una reducción del consumo de combustible y permite cumplir con las normativas antipolución
Mayores regímenes de funcionamiento permitiendo compresores más compactos.
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DESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL EXTERNO SIN EMBRAGUE
Compresor de pistones con biela
Válvula de control Polea
Fusible mecánico
• Una unidad electrónica de control (ECU) regula la corriente aplicada a la válvula electromagnética de control de presión. (EMPCV).
• Una sonda en el evaporador envía la temperatura de salida del aire del evaporador.
• La unidad de control actúa sobre la válvula del compresor con el fin de mantener el valor de temperatura de salida del aire del evaporador deseado.
• Al cesar la corriente en la unidad eléctrica de control, el compresor va a mínimo desplazamiento.
• En la polea del compresor hay un fusible mecánico de seguridad que actúa en el caso de que se produzca un problema interno del compresor, con el fin de desconectar el mismo.
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Concepto de control de desplazamiento
Cámara de descarga(Pd) Cámara de succión(Ps) Cárter
Pc=Ps
Válvula de control (cerrada) Orificio variableEl control se realiza por paso de gas desde descarga a cárter. Si pasa gas la presión de cárter aumenta disminuyendo el desplazamiento y si no pasa gas la presión de cárter disminuye, aumentando el desplazamiento. La presión de cárrter el liberada a través del orificio variable.
En máximo desplazamiento
Gas succión
Gas descarga
Compresión Flujo de gas a través
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Concepto de control de desplazamiento
Muelle Carter Presión de descarga Presión de succión Fuelle Valvula
Cuando la corriente es cero, la válvula está abierta, y el gas circula de descarga a carter, para aumentar la presión y así reducir la cilindrada.
Cuando la corriente aumenta, la válvula se cierra con lo que disminuye la presión en el carter y así aumenta la cilindrada.
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Situación en control de desplazamiento Cámara de descarga (Pd) Cámara de succión (Ps) CárterPc>Ps
Vávula de control (abierta) Orificiovariable Gas succión
Gas descarga
Compresión Flujo de gas a través
de segmentos
La válvula de control tiene un fuelle que detecta la presión de succión. El cambio de
desplazamiento se logra mediante este fuelle, que ajusta el flujo de gas de descarga al cárter. La variación de corriente en el solenoide modifica la fuerza sobre el émbolo de la válvula que a su vez ajusta el punto de equilibrio controlado por el fuelle.
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Caracteristicas de control de presion de succion
0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 Corriente de control ( A ) P re s io n d e s u c c io n ( M P a a b s ) Cárter Presión de succión Fuelle Válvula Solenoide Gas de descarga
La Psdeseable se determina mediante la corriente de control al solenoide.
émbolo Estátor
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Controlador de par tipo Denso
• Es caso de exceso de par la goma se deforma y
salta.
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Controlador de par tipo Sanden
• El fleje (1) es mantenido entre dos placas elásticas (2 y 3). Si el esfuerzo es muy grande las placas se abren y el fleje salta.
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Otros tipos de compresores
utilizados en vehículos
Espiral
Cilindrada Fija
Cilindrada Variable
(bypass)Rotativos
Cilindrada Fija
Cilindrada Variable
(bypass)Eléctricos
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Compresor Rotativo
• Un rotor gira dentro de una cámara.
• Las paletas son empujadas hacia las paredes del cilindro por la fuerza centrífuga.
• Debido al diseño de la cámara el volumen que queda entre dos paletas es menor a medida que se produce el giro produciéndose la compresión
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Compresor espiral
• También denominado compresor “scroll” ( scroll significa papel enrollado ). • Se compone de una espiral fija y una espiral que gira excéntricamente. El volumen que queda entre ambas espirales es menor a medida que se produce el giro.
• La succión se da por el lado exterior de la espiral actuando la propia espiral como válvula.
• La descarga se da por el centro de las espirales, disponiendo de una válvula antirretorno.
• Estos compresores tienen un gran rendimiento volumétrico por carecer de válvula de succión, y pueden girar a revoluciones muy altas por tratarse de movimientos rotativos. En comparación con compresores de pistones, para obtener las mismas prestaciones se necesitan volúmenes menores.
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• El compresor espiral dispone de un mecanismo que permite juego entre las paredes. Una pared se ajusta a la otra debido a fuerza centrífuga, pero en caso de entrada de líquido, permite que ambas paredes se separen para evitar la rotura del compresor.
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Principio de bypass variable
• En el caso de compresores “rotativos o scroll variables” existe un bypass que permite recircular parte del refrigerante entre una cámara intermedia y la succión. No se trata por lo tanto propiamente de una cilindrada variable.
By pass cerrado
By pass semiabierto
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Identificación de compresores
• De cara a identificar un compresor para pedir un recambio es fundamental la información contenida en la etiqueta ,
particularmente el número de modelo o la referencia del fabricante. • En el mercado existen miles de modelos diferentes.
