Compresores montaje en motor

Transcripción

1 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. 1

2 Compresores montaje en motor Polea Tipo PV Polea Tipo A Compresor Compresor Polea cigüeñal Polea cigüeñal 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. 2

3 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. 3

4 Montaje Compresores Montaje Directo Polea tipo PV Culata axial Culata radial Montaje tipo orejetas Polea tipo 2A 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. 4

5 Montaje Compresores Conexiones en cuerpo Polea tipo PV Montaje VDA COPIA Conexión en cuerpo y culata Sin embrague Control externo Montaje tipo alternador 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. 5

6 Montaje Compresores Montaje directo. 3 Columnetas Polea tipo PV Conexiones en culata Con embrague Control externo 6

7 Elementos del embrague Placa frontal Arandela fijado polea Rodamiento Arandela fijado Bobina Arandelas ajuste holgura Polea Bobina 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. 7

8 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. 8

9 Tipos de placas de embrague Botones de caucho Flejes metálicos Anillo 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. 9

10 EMBRAGUE - BOBINA MASA BOBINA FUSIBLE TÉRMICO Fusible Térmico Diodo 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. 10

11 Tipos de compresores de pistones utilizados en vehículos Pistones Cilindrada Fija Cilindrada Variable Cilindrada Variable Control interno Control externo Con Embrague Sin Embrague 11

12 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. 12

13 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 13

14 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. 14

15 Compresor de pistones con biela DESPLAZAMIENTO FIJO 1 Placa 2 Polea embrague 3 Eje 4 Plato leva 5 Pistón 6 Orif. válvula succión 7 Engranaje oscilante 8 Bola central 9 Engranaje fijo 10 Orif. válvula descarga 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. 15

16 Compresor de pistones con biela DESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL INTERNO 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 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. 16

17 Compresor de pistones con biela DESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL INTERNO 1 Plato leva 2 Plato de pistones 3 Deslizadera 4 Monorraíl 5 Válvula control (MFCV) Sección de un compresor de cilindrada variable tipos Sanden SDV. El mecanismo monorraíl/deslizadera evita que el plato de pistones gire sobre si mismo. 17

18 PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO COMPRESOR VARIABLE CARGA TERMICA PRESION EVAPORACION DESPLAZAMIENTO CARGA TERMICA PRESION EVAPORACION DESPLAZAMIENTO TEMPERATURA EVAPORACION FORMACION HIELO PRESION EVAPORACION = 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. 18

19 PRINCIPIO FUNCIONAMIENTO COMPRESOR VARIABLE AUMENTA PRESION SUCCION Disminuye carga termica Aumenta carga termica DESCARGA PISTONES CARTER PISTONES SUCCION DISMINUYE PRESION SUCCION AUMENTA DESPLAZAMIENTO DISMINUYE DESPLAZAMIENTO 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. 19

20 Funcionamiento del compresor de desplazamiento variable Concepto de control de desplazamiento Válvula de control (MFCV) Cámara de succión (Ps) Gas succión Cárter (Pc) Flujo de gas a través de segmentos Compresión Orificio Cámara de descarga (Pd) Gas descarga 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. 20

21 Válvula de control interno 0.34 Caracteristicas de control Presion de succion (MPa abs) Presión succión Presión evaporacion Presion de descarga (MPa abs) P 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. 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. 21

22 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. 22

23 Compresor de pistones con biela DESPLAZAMIENTO VARIABLE CONTROL EXTERNO SIN EMBRAGUE Polea Válvula de control 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. 23

24 Concepto de control de desplazamiento En máximo desplazamiento Cárter Orificio variable Cámara de succión(ps) Gas succión Pc=Ps Flujo de gas a través de segmentos Compresión Válvula de control (cerrada) Cámara de descarga(pd) Gas descarga El 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. 24

25 Concepto de control de desplazamiento Presión de succión Presión de descarga Muelle Fuelle Carter 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. 25

26 Concepto de control de desplazamiento Situación en control de desplazamiento Cárter Orificio variable Cámara de succión (Ps) Gas succión Pc>Ps Flujo de gas a través de segmentos Compresión Vávula de control (abierta) Cámara de descarga (Pd) Gas descarga 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. 26

27 Vávula de control eléctrica (EMPCV) Solenoide Gas de descarga émbolo Estátor Válvula Cárter P re sio n d e su ccio n (M P a ab s) Caracteristicas de control de presion de succion Fuelle Presión de succión Corriente de control ( A ) La P s deseable se determina mediante la corriente de control al solenoide. 27

28 Compresor sin embrague 28

29 Controlador de par tipo Denso Es caso de exceso de par la goma se deforma y salta. 29

30 Controlador de par tipo Sanden OK Rotura Activado 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. 30

31 Otros tipos de compresores utilizados en vehículos Espiral Rotativos Cilindrada Fija Cilindrada Variable (bypass) Cilindrada Fija Cilindrada Variable (bypass) Eléctricos 31

32 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 32

33 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. 33

34 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. 34

35 Principio de bypass variable By pass cerrado By pass semiabierto By pass abierto 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. 35

36 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. 36

37 Principales marcas de compresores En el mercado existen numerosas copias de compresores. Se recomienda utilizar compresores de un fabricante original por tratarse de una pieza de precisión y alto coste. Calsonic Delphi Harrison Denso Nippon Denso Mitsubishi Sanden Seiko-Seiki Valeo Zexel 37