Transcription
Tema 6.CompresoresSistemas 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.1
Compresores montaje en motorPoleaTipo PVPoleaTipo ACompresorCompresorPoleaPoleacigüeñalcigüeñal 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 otroses compartida con otros elementos del motor como alternador y bombas.2
PRINCIPALES ELEMENTOS DE UN COMPRESOREmbragueCuerpoCulata El compresor se divide en dos elementos principales: Embrague y cuerpo. En algunos tipos dentro del cuerpo podemos tener la culata como elementoseparado del mismo.3
Montaje CompresoresMontaje DirectoPolea tipo PVCulata axialCulata radialMontaje tipoorejetasPolea tipo 2A Atendiendo a su montaje sobre el motor, encontramos compresores de montajedirecto, montaje de orejetas o montaje tipo alternador. Atendiendo a las conexiones para las mangueras tenemos conexiones, encuerpo, conexiones en culata, conexiones axiales y conexiones radiales.4
Montaje CompresoresConexiones encuerpoPolea tipo PVMontaje VDACOPIAConexión encuerpo yculataSin embragueControlexternoMontaje tipoalternador Existe un tipo de configuración de montaje directo denominado VDA con trespuntos 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 alemanesactuales. Existen numerosas copias de compresores en el mercado. Solamente lautilización de compresores fabricados por el fabricante original nos garantizarálos resultados adecuados en un componente de alta precisión y alto precio comoes el compresor. En los compresores con cilindrada pilotada el embrague en sí no existe enalgunos casos.5
Montaje CompresoresMontaje directo. 3 ColumnetasPolea tipo PVConexiones enculataCon embragueControlexterno6
Elementos del embraguePlaca frontalArandelafijadopoleaArandelas bina El embrague se compone de tres elementos principales: Placa frontal, polea ybobina. 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 elcuerpo del compresor, con el fin de que el mismo soporte los esfuerzos debidosa 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 lapolea del compresor, haciéndola solidaria a la misma y moviendo el mecanismodel compresor. Durante el acople se produce un pequeño resbalamiento en elembrague. Mediante las arandelas de ajuste se ajusta la distancia entre la placa y la polea,que normalmente es de alrededor de 0.6mm.7
Ajuste del embrague Mediante las arandelas de ajuste se ajusta la distanciaentre la placa y la polea, que normalmente es dealrededor de 0.6mm. La holgura debe ser uniformealrededor de la polea, y esta no debe oscilar.8
Tipos de placas de embragueBotones de cauchoFlejes metálicosAnillo de caucho Existen diferentes sistemas que permiten el desplazamiento axial de la placafrontal, para que la misma se acople a la polea. Los más utilizados son: flejesmetálicos, anillo de caucho y botones de caucho. Algunas poleas llevan un material de fricción en su superficie para mejorar elacople entre polea y placa.9
EMBRAGUE BOBINAMASABOBINAFUSIBLE TÉRMICOFusible TérmicoDiodo La bobina puede incluir accesorios como el fusible térmico y el diodo. En caso de esfuerzos anormalmente altos en el compresor se produce unresbalamiento del embrague. Si este resbalamiento se produce durante untiempo largo, la superficie de fricción alcanza temperaturas muy altas quepueden llegar a fundir los sellos del rodamiento. Sin grasa el rodamiento quedarádestruido y la correa puede saltar de la polea provocando una averíainmovilizante del vehículo. Con el fin de que esto no se de se ha introducido elfusible térmico que desconecta la bobina para evitar daños en la correa. El diodo protege el sistema eléctrico del transitorio de tensión que se produce aldesconectar la corriente. En compresores con diodo hay que prestar especial atención a la polaridad dela conexión.10
Tipos de compresores de pistonesutilizados en vehículosCilindrada FijaPistonesCilindrada ernoConEmbragueSinEmbrague11
Mecanismos de compresores depistones utilizados en vehículos Pistones con cigüeñal De funcionamiento similar al de un motor de dos tiempos. Actualmente seencuentran en desuso en vehículos automóviles por su tamaño y ser ruidosos.12
Mecanismos de compresores depistones utilizados en vehículosSwash plate ( Sin biela)Wobble plate ( Con biela) Las tecnologías más modernas son las de plato oscilante. Estos compresoresson muy compactos, y al tener numerosos pistones presentan buenascaracterísticas acústicas. Existen dos tecnologías, sin biela, conocidos como “swash plate” y con biela,conocidos como “wobble plate”13
Compresor de pistones con bielaSimple efectoDoble efecto Si todos los pistones se encuentran al mismo lado del plato, losdenominamos de simple efecto. Si tenemos pistones opuestos a ambos lados del plato los denominamosde doble efecto.14
Compresor de pistones con bielaDESPLAZAMIENTO FIJO1 Placa2 Polea embrague3 Eje4 Plato leva5 Pistón6 Orif. válvula succión7 Engranaje oscilante8 Bola central9 Engranaje fijo10 Orif. válvula descarga Vista de la sección de un compresor de pistones de cilindrada fijaSanden. El mecanismo de bola central y engranaje evita que el plato depistones gire sobre si mismo.15
Compresor de pistones con bielaDESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL INTERNO En el caso del compresor de cilindrada fija haycondiciones en las que es necesario desconectar estepara evitar el helado del evaporador. Esto trae como consecuencia:– Variaciones de los niveles de temperatura y humedad del airede salida del evaporador.– Cambios bruscos en la potencia requerida del motor delvehículo, siendo más difícil su gestión Para evitar dichos problemas se desarrollaron loscompresores de cilindrada variable que adaptan sucilindrada a las necesidades frigoríficas En condiciones de baja carga térmica del evaporador, la temperatura desu superficie puede ser muy baja. Cuando la temperatura del evaporador baja por debajo de 0ºC, seempieza a formar hielo en su superficie. Debido a la formación de hielo elintercambio térmico es peor, con lo que el hielo continuará formándosecada vez de manera más rápida. Para evitar que el evaporador quedehecho un bloque de hielo que hay que desconectar el compresor ypermitir que el hielo se funda. Pueden darse casos extremos en los que por un fallo el hielo impidatotalmente el paso e aire a través de las aletas del evaporador.16
Compresor de pistones con bielaDESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL INTERNO1 Plato leva2 Plato de pistones3 Deslizadera4 Monorraíl5 Válvula control (MFCV) Sección de un compresor de cilindrada variable tipos Sanden SDV. El mecanismo monorraíl/deslizadera evita que el plato de pistones giresobre si mismo.17
PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO COMPRESORVARIABLECARGA TERMICACARGA TERMICAPRESION EVAPORACIONDESPLAZAMIENTOPRESION MACION HIELOPRESION EVAPORACIONPRESION SUCCION PRESION EN EL INTERIOR EVAPORADORPRESION ENTRADA COMPRESOR El compresor variable adapta su cilindrada a la carga térmica del sistema. Sinecesitamos enfriar mas incrementa su cilindrada, y viceversa. Al aumentar la carga térmica del evaporador la presión de evaporación sube yal 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 evaporacióndisminuye. Si la temperatura de evaporación disminuye hasta tener unatemperatura en superficie del evaporador inferior a 0ºC, nos aparece hielo. El ideal sería tener una presión de evaporación que nos proporcione unatemperatura en la superficie del evaporador justo por encima de 0ºC para tenerlas máximas prestaciones del sistema: la superficie del evaporador está lo másfría posible sin formación de hielo. Entendemos por presión de evaporación la presión en el interior delevaporador, y por presión de succión la presión a la entrada del compresor. Lapresión de succión es menor que la presión de evaporación por la pérdida decarga ( rozamiento del fluido con tubería) que se produce en la tubería que vadesde el evaporador al compresor.18
PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO COMPRESOR ENTA DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTODisminuye carga ISMINUYE PRESIONPRESION SUCCIONSUCCIONDISMINUYEAumenta carga termicaAUMENTAAUMENTA PRESIONPRESION SUCCIONSUCCIONDISMINUYEDISMINUYE DESPLAZAMIENTODESPLAZAMIENTO Supongamos un columpio balancín en el que tengamos tres señores. Unogordo (rojo) sentado en el punto de apoyo, uno empujando en el extremo haciaarriba (señor verde) y uno empujando en el extremo hacia abajo (señor azul). Laposición del columpio no dependerá de lo que pese el señor rojo, ya que noejerce palanca sobre el columpio. Si la fuerza que ejerce el señor verde el mayorque 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, elseñor 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 lapresión de succión el desplazamiento disminuye, mientras que la presión dedescarga no tiene influencia en la posición del columpio. El ejemplo anterior es puramente didáctico, ya que en la realidad tenemosinercias y fuerzas de rozamiento que influyen en el punto de funcionamiento.19
Funcionamiento del compresor de desplazamiento variableConcepto de control de desplazamientoVálvula decontrol(MFCV)Cárter(Pc)Flujo de gas a travésde segmentosOrificioCámara desucción (Ps)Gas succiónCompresiónCámara dedescarga (Pd)Gas descargaLa presión del cárter se regula abriendo y cerrando la válvula de control. La válvula de controltiene un fuelle que detecta la presión de succión. Por tanto, la válvula de control regula lapresión del cárter.20
Válvula de control internoCaracteristicas de control0.34Presión evaporacionPresion de succion (MPa abs)0.320.3 PPresión 22.2La presión de descarga modificael punto de presión de succiónde modo que con carga térmicaelevada se mantiene la presiónde evaporación requerida paragarantizar el rendimientofrigorífico adecuado en elevaporador.Presion de descarga (MPa abs) 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 lapresión de succión la que nos de un mayor o menor desplazamiento. Alaumentar la presión de cárter el fuelle abrirá permitiendo pasar gas desde elcárter 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 vadesde el evaporador al compresor. La pérdida de carga será mayor cuantomayor sea el caudal de refrigerante que circula por la tubería. Es difícil medir elcaudal, pero la presión de descarga del compresor es proporcional al caudalpara las mismas condiciones termodinámicas, así a mayor caudal, mayor presiónde descarga. La válvula permite presiones de cárter más bajas cuando la presión dedescarga es más alta. Así el desplazamiento será un poco mayor, y la presión desucción menor, para compensar la pérdida de carga de la tubería.21
Compresor de desplazamiento variableTendencia de la tecnologíaIncremento del uso de compresor variable con regulación externa paramejorar el confort y la eficiencia energética mediante la minimización delrecalentamiento del aire en el HVAC.Un compresor con control externo permite la posibilidad de un mínimodesplazamiento que elimina la necesidad de embrague.Un compresor con control externo optimiza el desplazamiento paramejorar la gestión del motor. El refinado sistema de gestión motorgenera una reducción del consumo de combustible y permite cumplircon las normativas antipoluciónMayores regímenes de funcionamiento permitiendo compresores máscompactos.22
Compresor de pistones con bielaDESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL EXTERNO SIN EMBRAGUEPoleaVálvula de controlFusible mecánico Una unidad electrónica de control (ECU) regula la corriente aplicada a la válvulaelectromagnética 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 detemperatura de salida del aire del evaporador deseado. Al cesar la corriente en la unidad eléctrica de control, el compresor va a mínimodesplazamiento. En la polea del compresor hay un fusible mecánico de seguridad que actúa en el caso de que seproduzca un problema interno del compresor, con el fin de desconectar el mismo.23
Concepto de control de desplazamientoEn máximo desplazamientoCárterPc PsOrificiovariableFlujo de gas a travésde segmentosVálvula decontrol(cerrada)Cámara desucción(Ps)Gas succiónCompresiónCámara dedescarga(Pd)Gas descargaEl control se realiza por paso de gas desde descarga a cárter. Si pasa gas la presión de cárteraumenta 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.24
Concepto de control de desplazamientoPresión de succiónMuellePresión dedescargaFuelleCarterValvulaCuando la corriente es cero, la válvula está abierta, y el gas circula de descarga acarter, para aumentar la presión y así reducir la cilindrada.Cuando la corriente aumenta, la válvula se cierra con lo que disminuye la presión enel carter y así aumenta la cilindrada.25
Concepto de control de desplazamientoSituación en control dedesplazamientoCárterPc PsOrificiovariableFlujo de gas a travésde segmentosVávula decontrol(abierta)Cámara desucción (Ps)Gas succiónCompresiónCámara dedescarga (Pd)Gas descargaLa válvula de control tiene un fuelle que detecta la presión de succión. El cambio dedesplazamiento 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 asu vez ajusta el punto de equilibrio controlado por el fuelle.26
Vávula de control eléctrica (EMPCV)SolenoideémboloCaracteristicas de control de presion de succionEstátorVálvulaGas dedescargaCárterP re s io n d e s u c c io n (M P a a b s 0.6Corriente de control ( A )0.70.8Presión desucciónLa Ps deseable se determina mediante la corriente de control al solenoide.27
Compresor sin embrague28
Controlador de par tipo Denso Es caso de exceso de par la goma se deforma ysalta.29
Controlador de par tipo Sanden213OK RoturaActivadoEl fleje (1) es mantenido entre dos placas elásticas (2 y 3). Si elesfuerzo es muy grande las placas se abren y el fleje salta.30
Otros tipos de compresoresutilizados en vehículosCilindrada FijaEspiralCilindrada Variable(bypass)Cilindrada FijaRotativosCilindrada Variable(bypass)Eléctricos31
Compresor Rotativo Un rotor gira dentro de una cámara. Las paletas son empujadas hacia las paredes del cilindro por la fuerzacentrífuga. Debido al diseño de la cámara el volumen que queda entre dos paletas esmenor a medida que se produce el giro produciéndose la compresión32
Compresor espiral También denominado compresor “scroll” ( scroll significa papel enrollado ). Se compone de una espiral fija y una espiral que gira excéntricamente. Elvolumen que queda entre ambas espirales es menor a medida que se produce elgiro. La succión se da por el lado exterior de la espiral actuando la propia espiralcomo válvula. La descarga se da por el centro de las espirales, disponiendo de una válvulaantirretorno. Estos compresores tienen un gran rendimiento volumétrico por carecer deválvula de succión, y pueden girar a revoluciones muy altas por tratarse demovimientos rotativos. En comparación con compresores de pistones, paraobtener las mismas prestaciones se necesitan volúmenes menores.33
El compresor espiral dispone de un mecanismo que permite juego entre lasparedes. Una pared se ajusta a la otra debido a fuerza centrífuga, pero en casode entrada de líquido, permite que ambas paredes se separen para evitar larotura del compresor.34
Principio de bypass variableBy pass cerradoBy pass semiabierto By pass abiertoEn el caso de compresores“rotativos o scroll variables”existe un bypass que permiterecircular parte del refrigeranteentre una cámara intermedia yla succión. No se trata por lotanto propiamente de unacilindrada variable.35
Identificación de compresores De cara a identificar un compresor para pedir un recambio esfundamental la información contenida en la etiqueta ,particularmente el número de modelo o la referencia del fabricante.En el mercado existen miles de modelos diferentes.36
Principales marcas de compresores En el mercadoexisten numerosascopias decompresores. Serecomienda utilizarcompresores de unfabricante “original”por tratarse de unapieza de precisión yalto coste. Calsonic Delphi – Harrison Denso – NipponDenso Mitsubishi Sanden Seiko-Seiki Valeo Zexel37
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
