Compresor Tipo ScrollLos Sistemas de Refrigeracin y Aire Acondicionado que implementan los compresores de tipo Scroll, estn ganando terreno en el mbito residencial, comercial e industrial, esto se debe a su mayor capacidad de desplazamiento volumtrico, y a su marcada diferencia en el consumo de energa, lo que representa bajos costos de operacin durante el proceso de arranques y puestas en marchas.

El diseo de los compresores scroll, ofrece un mayor perfeccionamiento tcnico sobre los compresores convencionales (reciprocantes o de pistn), ya que les permite operar con niveles muy bajos de ruido y vibracin, esto se debe a que se conforman de un menor nmero de partes mviles, lo que los hace ms compactos y ligeros en su peso, con una proporcin de hasta de un 25% menos en comparacin con los compresores reciprocantes, lo que representa una mejor aceptacin en los sistemas de aire acondicionado, en capacidades de 3-30 toneladas en sistemas simples, logrando capacidades superiores con ms de 2 compresores en paralelos. Algunas pruebas efectuadas en laboratorio demuestran que llegan a ser dos veces ms silenciosos que los compresores reciprocantes.Aunque el compresor Scroll, o de espiral fue descrito por primera vez en 1905 por el francs Len Creux, slo las recientes tcnicas de mecanizacin por control numrico han hecho posible la fiabilidad de fabricacin imprescindible para este tipo de compresores, cuyo diseo se basa principalmente en la consecucin de tolerancias muy estrechas en piezas de forma geomtrica complicada, como es el caso de los perfiles en espiral.

El compresor Scroll se puede considerar como la ltima generacin de los compresores rotativos de paletas, en los cuales stas ltimas han sido sustituidas por un rotor en forma de espiral, excntrico respecto al cigeal, que rueda sobre la superficie del estator, que en lugar de ser circular tiene forma de espiral, concntrica con el cigeal del motor.El contacto entre ambas superficies espirales se establece, en el estator y el rotor, en todas sus generatrices.Como se puede comprobar, hay otra diferencia fundamental respecto a los compresores rotativos de paletas, sta es que la espiral mvil del rotor no gira solidariamente con este ltimo, sino que slo se traslada con l paralelamente a s misma.En los compresores Scroll, el hecho de que los perfiles de las dos espirales sean envolventes, permite a la espiral mvil rodar sin deslizamiento sobre la espiral fija, cumplindose en todo momento la alineacin de los centros de las dos espirales y el punto de contacto entre ambas.Este compresor est hecho por dos espirales (Scroll) una fija y la otra mvil: compresin y descarga, son ciclos suaves y continuos durante la rotacin en que ocurre el ciclo.Aspiracin:En la primera rbita, 360, en la parte exterior de las espirales se forman y llenan totalmente de vapor.Compresin:En la segunda rbita, 360, tiene lugar la compresin a medida que dichas celdas disminuyen el volumen del gas refrigerante, acercndolo hacia el centro de la espiral fija, alcanzndose al final de la segunda rbita.Descarga:En la tercera y ltima rbita, puestas ambas celdas en comunicacin con la lumbrera de escape, tiene lugar la descarga (escape) a travs de ella.Cada uno de los tres pares de celdas, estarn en cada instante en alguna de las fases descritas, lo que origina un proceso en el que la aspiracin, compresin y descarga tienen lugar simultneamente y en secuencia continua, eliminndose por esta razn las pulsaciones casi por completo.Cuadro 1

Entrada de RefrigeranteInicia por la interaccin de una espiral mvil y un espiral fija, en donde entra el gas por la parte externa a medida que la espiral gira

Compresin de RefrigeranteLa entrada del paso de gas se sella por la espiral.

Descarga de refrigeranteComo la espiral contina girando, el gas es comprimido poco a poco al tiempo que el gas llega al punto central una vez alcanzada la presin de descarga.

Ciclo de compresinDurante la operacin ocurren simultneamente seis etapas de compresin, resultando continuamente succin y descarga.

FUNCIONAMIENTOEn este tipo de compresores, las celdas o cmaras de compresin de geometra variable y en forma de hoz, estn generadas por dos caracoles o espirales idnticas, una de ellas, la superior, fija (estator), en cuyo centro est situada la lumbrera de escape, y la otra orbitante (rotor), estando montadas ambas frente a frente, en contacto directo una contra la otra, la espiral fija y la mvil cuyas geometras se mantienen en todo instante desfasadas un ngulo de 180, entre un dispositivo antirotacin, estn encajadas una dentro de la otra de modo que entre sus ejes hay una excentricidad en orden a conseguir un movimiento orbital de radio del eje de la espiral mvil alrededor del de la espiral fija.Fijndose exclusivamente en el conjunto (rbol motor-rotor) con cada giro de 360 el rbol motor se adhiere a la espiral inscrita en el plato rotor excntrico, generando los siguientes movimientos:a) Uno de rotacin de 360 alrededor de su eje, (que tendra lugar igualmente si el valor de este fuera nulo)b) Otro simultneo de traslacin paralela a s misma alrededor del eje del cigeal (que no se producira si el valor fuese nulo).Si se desea que la espiral describa nicamente ste ltimo movimiento de traslacin orbital sin la rotacin producida por el hecho de estar solidariamente sujeta al plato, es necesario eliminar mediante un dispositivo antirotacin sta ltima unin rgida, lo que se consigue montando la espiral mvil sobre un simple cojinete vertical de apoyo, concntrico con ella.De esta manera, el giro del rbol motor o cigeal arrastra al conjunto del caracol mvil, hacindole describir alrededor del rbol motor (y por lo tanto alrededor del centro del caracol fijo, punto donde est situada la lumbrera de escape), una rbita de radio sin rotacin simultnea.VENTAJASLos compresores Scroll por su diseo compacto y por su menor nmero de partes mviles, son ms confiables que los reciprocantes ya que eliminan las oportunidades de falla que puedan presentarse por ajuste o torques incorrectos.Los circuitos frigorficos y de bomba de calor que utilizan compresor Scroll alcanzan valores del COP inusualmente altos, posibles nicamente debido al elevado rendimiento volumtrico que tiene este compresor para todas las condiciones de funcionamiento que pueden presentarse (relaciones de compresin diversas).Las causas de este buen rendimiento volumtrico son:a) Inexistencia de espacio muerto perjudicial.b) Ausencia de vlvulas de admisin y escape as como de segmentos que eliminan posibles retrasos en su apertura.c) El contacto, en las espirales como en sus bases y bordes superiores, es perfecto y constante (adaptabilidad axial y radial muy buena).d) Mnimo efecto de separacin fsica de las zonas de aspiracin (exterior espirales) y descarga (interior espirales)Otra consecuencia beneficiosa del elevado rendimiento volumtrico que posee este tipo de compresores es su menor tamao, comparado con el necesario para un alternativo de la misma potencia frigorfica.LUBRICACIN.La lubricacin de los dos cojinetes del cigeal y el de apoyo de la espiral mvil, se realiza con aceite impulsado a travs del interior del cigeal mediante una bomba centrfuga sumergida en el crter y movida por el mismo cigeal. Este circuito de aceite est totalmente separado de las superficies de contacto de ambas espirales, cuya lubricacin est asegurada por la pequea cantidad de aceite arrastrado por el vapor de aspiracin.CARACTERSTICAS TCNICAS EXIGIDAS PARA ACEITES LUBRICANTES.Las caractersticas de lubricacin se mantendrn satisfactorias durante un perodo largo si se consideran las temperaturas de operacin, presin y ausencia de contaminantes. Las principales variables que se deben considerar son: Viscosidad. Compatibilidad con el gas refrigerante: se puede presentar como consecuencia la sedimentacin del aceite (ceras), obstruccin del capilar y/o la vlvula de expansin. Efecto de carbonizacin: la formacin de carbones afecta principalmente las vlvulas de succin y descarga. Estabilidad qumica. Rigidez dielctrica. Humedad. Miscibilidad.Los tipos de aceites refrigerantes aprobados son: mineral (naftnico), sintticos (alquilbenceno), blanco (naftnico/parafnico), parafnico, poliolster.En las aplicaciones de aire acondicionado para sistemas que utilizan R-22 usan aceites minerales, sintticos y blancos.En algunas aplicaciones tendrn que considerarse, aceites Poliolster cuando se trabaje con Refrigerantes Ecolgicos 404A, 507, 407,410.Los compresores Scroll por su diseo compacto y por su menor nmero de partes mviles, son ms confiables que los reciprocantes ya que eliminan las oportunidades de falla que puedan presentarse por ajuste o torques incorrectosBUENAS PRCTICAS DE CARGA Y MONITOREO DE ACEITEComo norma general siempre se deber mantener el nivel de aceite aproximadamente a la mitad del visor del compresor. Si se utiliza un regulador, el nivel en este caso debera de encontrarse por encima de la lnea media del visor que se encuentra en el citado regulador, todos los compresores se entregan con una carga inicial de aceite.Con los compresores se deben utilizar nicamente estos aceites especficos.Bajo ninguna circunstancia se debern mezclar aceites ster con aceites minerales o alquilbencnicos cuando se utilicen refrigerantes HFC.El aceite ster tiene un carcter extremadamente hidroscpico, que afecta su estabilidad.El nmero de ciclos de arranque/paradas en un compresor Scroll se debe limitar a 10 por hora.Una frecuencia elevada, con el consiguiente arrastre de aceite a la instalacin en cada ciclo, podra provocar un defecto de lubricacin en el compresor. Este problema se pondr de manifiesto especialmente si el tiempo de funcionamiento posterior al arranque del compresor no es suficiente como para garantizar que el aceite desplazado retorne nuevamente.Se debe tener en cuenta, que hasta cierto punto, el aceite siempre se encuentra en el sistema en el interior de todos los componentes recubriendo los mismos en una cierta extensin.La viscosidad del aceite vara con la temperatura del refrigerante mientras que la velocidad del gas en el sistema vara con dicha temperatura, en condiciones de carga baja si se diera el caso de que la velocidad del gas no sea lo suficientemente elevada como para que el aceite retorne al compresor, se debern disear las tuberas del sistema de la forma adecuada para corregir el citado problema.Se debe hacer vaco en el sistema hasta niveles de 0,3 mbar/0.En caso de duda en cuanto al contenido de humedad, es recomendable tomar una muestra de aceite de diferentes puntos y comprobar dicho contenido. La humedad residual en la instalacin debera de encontrarse por debajo de 50 ppm.Es necesario considerar que el indicador de humedad slo detectar el contenido de la misma que se encuentra presente en el refrigerante lquido, y que por lo tanto, el nivel de humedad real presente en el aceite POE podr ser muy superior al indicado por el visor.Ello se debe al carcter altamente higroscpico de dicho aceite. Debido a la elevada higroscopicidad del aceite POE, se recomienda no retirar los tapones de las conexiones del compresor hasta que ste vaya a ser instalado.Algunas aplicaciones de los compresores Scroll Centrales de compresores para media y baja temperatura Aires Acondicionados de Tipo: Remotos, Unidades Centrales, Divididos Cmaras de conservacin y congelados Manipulacin y almacenaje de productos congelados Mquinas de fabricacin de hielo Vitrinas para alimentos a media y baja temperatura etc.La creciente necesidad de disear equipos que sean confiables en la industria de HVACR, representa un reto al que todos nos tenemos que sumar, ya que da con da se estn agotando los recursos no renovables y el calentamiento global cada vez es ms crtico, por lo que tenemos que garantizar que las normas de fabricacin y operacin de los equipos sean las ms altas en materia de desempeo y de consumo de energtico.Referencias:Manual de Refrigeracin y Aire Acondicionado. Prentice Hall Hispanoamericana, S.A. 1994.2 Edicin Danfoss Industries Edicin 2004