El Compresor

El compresor es una máquina que transforma la energía mecánica suministrada por el motor del vehículo, de forma que aspira el fluido refrigerante, procedente del evaporador y bajo la forma de vapor a baja presión y temperatura, para después impulsarlo hacia el condensador, en forma de vapor a alta presión y temperatura. El fluido sufre pues un incremento de presión y temperatura en el compresor.

Si se representa el proceso de compresión del fluido en un diagrama de Mollier (presión-entalpía), se puede observar como no solo aumenta su presión y su temperatura, sino también su entalpía. En realidad, es la aportación externa de entalpía la que provoca que aumente su presión y temperatura. Y esa entalpía es generada en forma de energía mecánica por la correa del alternador, que arrastra la polea del compresor.

El compresor se encuentra fijado directamente sobre el bloque motor, y es accionado normalmente por la correa que mueve la bomba de liquido de refrigeración y el alternador. Es fundamental que el montaje se haga de forma correcta ya que si se rompiera el soporte, debido a la situación del compresor, las consecuencias podrían ser muy graves.

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Para la climatización del automóvil se utilizan compresores de tipo volumétrico, como el que se puede ver en la figura siguiente:

La característica principal de un compresor es su cilindrada.

Tipos de compresores:

Los compresores se subdividen en base al modo en el que comprimen el gas refrigerante, distinguiéndose dos tipos principales, los compresores volumétricos y los turbocompresores (axiales y centrífugos).

Como se ha indicado anteriormente, en climatización del automóvil se utilizan los compresores volumétricos, que se clasifican en:

• Alternativos:

- De pistones con sistema biela-manivela

- De pistones tipo revólver

• Rotativos:

- De paletas

• Pseudo Rotativos:

- De espirales (skroll)

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Funcionamiento de cada tipo de compresor:

• Compresores alternativos:

El funcionamiento del compresor alternativo se subdivide en cuatro fases: aspiración,

compresión, impulsión y expansión.

En la primera fase la válvula de aspiración está abierta, por lo que el fluido frigorífico gaseoso entra en el compresor a presión constante, siendo Va el volumen aspirado, como se puede ver en la gráfica.

En la compresión, la válvula de aspiración y descarga están cerradas y el gas se comprime desde la presión de aspiración P1 a la de impulsión P2, que será lógicamente mayor. La presión de impulsión corresponde con la presión medida en el condensador. Cuando se alcance este valor, la válvula de descarga se abre y se produce la expulsión del gas a presión constante.

Al punto de inicio de la carrera del pistón (inicio de la compresión) se le llama “Punto Muerto Inferior” o PMI, y al de fin de carrera correspondiente a la expulsión del gas se le llama “Punto Muerto Superior” o PMS.

El volumen desplazado por el pistón durante la carrera Vg es el volumen comprendido entre el PMI y el PMS. Cuando la carrera de impulsión llega al final no se abre todavía la válvula de aspiración, porque en el interior del compresor existe fluido a la presión de descarga, mas concretamente en el espacio muerto con un volumen V0. Se produce por lo tanto una expansión del gas hasta que alcanza la presión de aspiración.

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En ese punto la válvula de aspiración se puede abrir iniciándose así un nuevo ciclo. De lo explicado se deduce que el volumen aspirado Va es ligeramente inferior al volumen generado durante una carrera, Vg.

Al cociente Va/Vg se le denomina rendimiento volumétrico. Este rendimiento se puede representar en un diagrama en función de la temperatura de vaporización, de la velocidad angular y de la potencia del compresor.

En los compresores alternativos, la cilindrada se calcula con la siguiente expresión: C = D.l.n en donde D es el diámetro del cilindro, l la carrera del pistón y n el número de cilindros, por lo que también C = n.Vg

Se detallan a continuación las particularidades de funcionamiento de cada tipo de compresor alternativo.

- Compresor alternativo de pistones con sistema biela manivela: está constituido por un cilindro con un pistón interior, su respectiva biela y manivela y las toberas de aspiración y descarga, equipadas con sus válvulas automáticas, como se puede ver en la figura siguiente:

La tubería de descarga siempre es de un diámetro menor que la de aspiración debido a que el refrigerante a alta presión necesita una menor sección de paso.

Estos compresores tienen un elevado rendimiento volumétrico, entre un 80 y un 90%, pero producen un nivel elevado de vibraciones. En este valor de rendimiento se tienen en cuenta las pérdidas de fluido producidas durante el llenado del cilindro y las posibles fugas del mismo hacia el exterior a través de los tubos.

- Compresor alternativo de pistones tipo revolver: el principio de funcionamiento de estos compresores consiste en la transformación del movimiento rotativo del eje en un

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movimiento alternativo de los pistones por medio de un plato oscilante inclinado. La unión entre la varilla del pistón y el plato se efectúa mediante rótulas.

 Compresor de cilindrada fija: estos compresores comprimen la misma cantidad de fluido en cada rotación, ya que disponen de un cigüeñal en forma de plato que no puede modificar su ángulo en relación con el árbol del compresor.

Los sistemas de climatización que emplean estos compresores conectan y desconectan la bobina del embrague, dependiendo de la temperatura del aire a la salida del evaporador, de manera que el compresor comprime o no según las necesidades del momento.

La decisión de conectar o desconectar el compresor es tomada por un sensor de temperatura que se encuentra, como se ha mencionado, en la salida del aire del evaporador. La desconexión se realiza cuando la temperatura del aire a la salida es tan baja que podría producir hielo en el evaporador.

Estos sistemas tienen el problema de la perdida de potencia del motor que provoca la conexión brusca del compresor, con las consecuencias que ello conlleva en cuanto al confort de marcha. Además, en ocasiones la potencia consumida es mayor que la que se necesita realmente.

 Compresor de cilindrada variable: tienen en su interior un cigüeñal en forma de plato pero que puede variar el ángulo que forma respecto al árbol del compresor, girando alrededor de un punto. Cuanto mayor sea el ángulo, mayor será el desplazamiento de los pistones y por lo tanto mayor será la cilindrada del compresor.

Estos compresores, que aparecieron en el año 1987 no necesitan el empleo de un sensor de temperatura a la salida del aire del evaporador, ya que se regulan por si mismos.

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Así pues el ángulo de inclinación depende de la presión en el cárter. Por medio de un orificio calibrado existe constantemente una inyección de parte del gas comprimido hacia el cárter. Además, una válvula de control pone en equilibrio las presiones de aspiración, de salida y del cárter, permitiendo la reinyección hacia la aspiración de la cantidad sobrante de fluido refrigerante en el cárter, de manera que el caudal coincida con las necesidades de refrigeración.

La variación de la cilindrada se lleva a cabo mediante la válvula de control. Al aumentar la carga térmica en el evaporador (aumenta la temperatura del habitáculo), la presión de evaporación aumenta ya que aumenta la temperatura. Esta presión aumenta por encima del punto de regulación de la válvula (2 bar efectivos). En esta situación se produce un paso de gas entre la

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