artículo científico compresor a/c
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ENERGÍA MECÁNICA , INNOVACIÓN
Y FUTURO
No.3 Vol 1, 2014 (10)
ISNN : 1390 - 7395
IDENTIFICACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPONENTES DE UN COMPRESOR PARA AIRE ACONDICIONADO DE UN VEHÍCULO.
Ing. Leonidas Quiroz1 /Est Stalin Garzón2 /Est. Cristian González3/Est. César Herrera4/Est. Stalin Pasquel5/Est. Flavio Robayo6/Est. Santiago Villarreal7
Universidad de Fuerzas Armadas ESPE Departamento de Ciencias de la Energía y Mecánica
Quijano y Ordoñez y Marqués de Maénza s/n email: [email protected], [email protected], [email protected], [email protected],
[email protected], [email protected], [email protected] Latacunga – Ecuador
Optativa Automotriz II
RESUMEN: El presente artículo pretende analizar el funcionamiento de cada uno de los componentes que conforman un compresor del sistema de aire acondicionado del vehículo, a partir de una maqueta la cual ilustrara el trabajo específico y en detalle de cada uno de ellos. Para lo cual se comenzará por dar el concepto básico de un compresor, Identificar cada uno de los componentes y su respectivo funcionamiento, presentación de una maqueta ilustrativa la cual es de uno alternativo de émbolos axiales de un vehículo Chevrolet Dmax 2011, y por último comprender la finalidad que posee el compresor en el sistema de aire acondicionado en el vehículo. Palabra Clave: Compresor, aire acondicionado, presión, temperatura. ABSTRACT This article aims to analyze the performance of
each of the components that make up a
compressor of the air conditioning system of the
vehicle, based on a model which illustrate
specific and detail of each work. For which will
begin by giving a basic concept of a compressor,
identify each of the components and their
individual operation , processing an illustrative
model which one is an alternative axial pistons
compressor of a Chevrolet Dmax 2011, and
finally identify the purpose that owns the
compressor in the air conditioning system in the
vehicle.
Keyword: Compressor, air conditioning, pressure, temperature. I. INTRODUCCIÓN Compresor: Comúnmente denominado el corazón del sistema, como su nombre lo indica, comprime el gas refrigerante tomando para ello potencia del motor mediante una transmisión de corredera. Los sistemas de aire acondicionado están divididos en dos lados, el lado de alta presión y el lado de baja presión; también denominados descarga y succión respectivamente. La entrada del compresor toma el gas refrigerante de la salida del evaporador, y en algunos casos lo hace del acumulador, para comprimirlo y enviarlo al condensador, donde ocurre la transferencia del calor absorbido de dentro del vehículo.
Figura 1. Compresor
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Tipos de compresores
AletasPistones Espirales
Cubicaje constante o discontinuo
AlternativosRotativos
ºº
Figura 2. Mapa conceptual tipos de compresores Compresores alternativos de émbolos axiales Los compresores de émbolo comprimen gases y vapores en un cilindro a través de un émbolo de movimientos rectilíneo y se utilizan para el accionamiento de herramientas neumáticas (6 a 7 kg/cm2), instalaciones frigoríficas de amoníaco (hasta 12 kg/cm2), abastecimiento de gas a distancia (hasta 40 kg/cm2), licuación del aire (hasta 200 kg/cm2), locomotoras de aire comprimido (hasta 225kg/cm2) e hidrogenación y síntesis a presión (hasta más de 1000 kg/cm2).
Figura 3. Esquema de un compresor de émbolos
axiales
1. Cuerpo, 2. Pistón de aluminio, 3. Segmentos, 4. Cámara de compresión, 5. Plato porta válvulas de acero, 6. Culata, 7. Tuberías de alta, 8. Tuberías de baja presión, 9. Cigüeñal, 10. Biela, 11. Carter
II. DESARROLLO Información del compresor utilizado
Velocidad del compresor Los primeros modelos de compresores se diseñaron para funcionar a una velocidad relativamente reducida, bastante inferiores a 1000 rpm. Para utilizar los motores eléctricos estándar de cuatro polos se introdujo el funcionamiento de los moto - compresores herméticos y semiherméticos a 1750 rpm (1450 rpm en 50 ciclos).
La creciente demanda de equipo de acondicionamiento de aire más compacto y menor peso ha forzado el desarrollo de moto - compresores - herméticos con motores de dos polos que funcionan a 3500 rpm (2900 rpm en 50 ciclos). Las aplicaciones especializadas para acondicionamiento de aire en aviones, automóviles y equipo militar, utilizan compresores de mayor velocidad, aunque para la aplicación comercial normal y doméstica el suministro de energía eléctrica existente de 60 ciclos limita generalmente la velocidad de los compresores a la actualmente disponible de 1750 y 3500 rpm.
Funcionamiento Básico Cuando el pistón se mueve hacia abajo en la carrera de succión se reduce la presión en el cilindro. Y cuando la presión del cilindro es menor que el de la línea de succión del compresor la diferencia de presión motiva la apertura de las válvulas de succión y fuerza al vapor refrigerante a que fluya al interior del cilindro. Cuando el pistón alcanza el fin de su carrera de succión e inicia la subida (carrera de compresión), se crea una presión en el cilindro forzando el cierre de las válvulas de succión. La presión en el cilindro continua elevándose a medida que el cilindro se desplaza hacia arriba comprimiendo el vapor atrapado en el cilindro. Una vez que la presión en el cilindro es mayor a la presión existente en la línea de descarga del compresor, las válvulas de descarga se abren y el gas comprimido fluye hacia la tubería de descarga y al condensador. Cuando el pistón inicia su carrera hacia abajo la reducción de la presión permite que se cierren la válvulas de descarga, dada la elevada presión del condensador y del conducto de descarga, y se
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repite el ciclo. Durante cada revolución del cigüeñal se produce una carrera de succión y otra de compresión de cada pistón. De modo que en los moto - compresores de 1750 rpm tienen lugar a 1750 ciclos completos de succión y compresión en cada cilindro durante cada minuto. En los compresores de 3500 rpm se tiene 3500 ciclos completos en cada minuto.
Válvulas en el compresor La mayoría de las válvulas del compresor reciprocante son del tipo de lengüeta y deben posicionarse adecuadamente para evitar fugas. El más pequeño fragmento de materia extraña o corrosión bajo la válvula producirá fugas y deberá tenerse el máximo cuidado para proteger el compresor contra contaminación.
Cálculos Desplazamiento del compresor
El Desplazamiento de un compresor reciprocante es el volumen desplazado por los pistones. La medida de desplazamiento depende del fabricante, por ejemplo: Copeland lo publica en metros cúbicos por hora y pies cúbicos por hora pero algunos fabricantes lo publican en pulgadas cubicas por revolución o en pies cúbicos por minuto. El desplazamiento del compresor lo podemos calcular mediante las formulas siguientes:
Dónde: MCH= metros cúbicos por hora MCM= metros cúbicos por minuto Cm3/Rev = centímetros cúbicos por revolución D = diámetro del cilindro (cm) L = Largo carrera (cm) N = número de cilindros RPM = Revoluciones por minuto 1000= Centímetros cúbicos por metro.
Volumen de espacio libre La eficiencia de un compresor depende de su diseño. Si las válvulas están bien posicionadas, el factor más importante es el volumen del espacio
libre. Una vez completada la carrera de compresión todavía queda cierto espacio libre el cual es esencial para que el pistón no golpee contra el plato de válvulas. Existe además otro espacio en los orificios de la válvula de descarga puesto que estos se encuentran en la parte superior del plato. Este espacio residual que no es desalojado por el pistón al fin de su carrera, se denomina volumen de espacio libre. Que permanece lleno con gas comprimido y caliente al final de la carrera de compresión. Cuando el pistón inicia el descenso en la carrera de succión, se expande el gas residual de elevada presión y se reduce su presión. En el cilindro no puede penetrar vapor de la línea de succión hasta que la presión en él se reduzca a su valor menor que el de la línea de succión. La primera parte de la carrera de succión se pierde bajo un punto de vista de capacidad, ya que a medida que se aumenta la relación de compresión, un mayor porcentaje de la carrera de succión es ocupada por el gas residual.
Lubricación Siempre debe de mantenerse un adecuado suministro de aceite en el cárter, para asegurar una continua lubricación. En algunos compresores la lubricación se efectúa por medio de una bomba de aceite de desplazamiento positivo.
Capacidad del compresor
Los datos de capacidad los facilita el fabricante de cada modelo de compresor para los refrigerantes con los que puede ser utilizado. Estos datos pueden ofrecerse en forma de curvas o tablas, en indica la capacidad en Kcal/ hora, a diversas temperaturas de succión y de descarga.
- Compresores de dos etapas Se han desarrollado los compresores de dos etapas para aumentar la eficiencia cuando las temperaturas de evaporación se encuentran en la gama de -35ºC a -62ºC. Estos compresores se dividen internamente en baja o alta. Los motores de tres cilindros tienen dos cilindros en la primera etapa y uno en la segunda, mientras que los modelos de seis cilindros tienen cuatro en la primera y dos en la segunda.
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Figura 4. Vista en corte de un compresor
III. PROCEDIMIENTO 1. Adquirimos un compresor del sistema de aire acondicionado (de pistones).
2. Se procede a limpiar el compresor.
3. Se desmonta el compresor para realizar el reconocimiento de los componentes y su respectiva limpieza.
4. Una vez limpiado los componentes internos se procede a pintarlos.
5. Se procede a realizar un corte en la carcasa del compresor, para de esta manera dejar a la vista el funcionamiento de sus componentes. 6. Se fabrica la base donde se va a sujetar el compresor. 7. Se fabrica una manivela para acoplar al eje impulsor del compresor, para poder simular su funcionamiento. 8. Una vez realizado el corete a la carcasa del compresor y acoplada la base y manivela se procede a desmontar nuevamente para su pintado final y luego proceder al montaje. 9. Una vez terminado el montaje y comprobación de su correcto funcionamiento se procede a ponerlo en su base, para de esta manera terminar con la maqueta demostrativa de los componentes internos y su funcionamiento de un compresor de aire acondicionado del tipo pistón. Imágenes demostrativas de los procedimientos
Figura 5 – 10 Imágenes corroborativas del
procedimiento del proyecto.
IV. CONCLUSIONES.
• El principal funcionamiento del compresor es uno de los elementos fundamentales del circuito, en el que se debe obtener un cambio de presión del sistema, aspirando el fluido en estado gaseoso procedente del evaporador para comprimirlo impulsándolo al sistema a alta presión y alta temperatura, en forma de vapor.
• Las partes internas del compresor deben siempre mantenerse adecuadamente lubricadas para garantizar su movilidad después de que el eje motriz de su primer impulso.
• El compresor de pistón centra su funcionamiento en el movimiento de uno o varios pistones. Lo que permite que funcionen los compresores de pistón es el movimiento hacia adelante y hacia atrás de los pistones al interior de un cilindro.
• Sin importar el tipo de compresor las válvulas que están internamente siempre estarán conformadas de los siguientes elementos: Disco
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de acero, Asiento de láminas elásticas y limitador de carrera.
• Cuando se tienen varios cilindros con varios pistones, la presión del fluido aumenta de un cilindro a otro, es decir, en el primer cilindro se le aplica una presión determinada al fluido, a esta presión se le sumará la presión del segundo y así sucesivamente.
V. RECOMENDACIONES
• Mantener siempre lubricado el compresor porque los pistones pueden quedarse trabados con el cilindro (creación de micro-soldadura).
• Realizar el mantenimiento de acuerdo a las especificaciones que indica el fabricante para de esa manera no tener inconvenientes en su futuro funcionamiento.
• Realizar con mayor frecuencia este tipo de maquetas porque ayuda a la respuesta de algunas preguntas con las que el estudiante queda en la parte teórica.
VI. BIBLIOGRAFÍA.
Técnicas del Automóvil, Sistema de Climatización, David Alonso Peláez.
http://www.monografias.com/trabajos5/aaauto/aaauto.shtml#ixzz351prYIhE
http://html.rincondelvago.com/compresores_aire-acondicionado.html
https://www.google.com.ec/search?q=compresor+para+aire+acondicionado+automotriz