Manual De Compresores De Refrigeracion

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INSTITUTO NACIONAL TECNOLOGICO DIRECCIÓN GENERAL DE FORMACIÓN PROFESIONAL DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM

MANUAL PARA EL PARTICIPANTE COMPRESORES DE REFRIGERACIÓN DOMICILIAR

ESPECIALIDAD:

Refrigeración y Aire acondicionado

Enero 2009

INSTITUTO NACIONAL TECNOLÓGICO (INATEC) DIRECCION GENERAL DE FORMACION PROFESIONAL DEPARTAMENTO DE CURRÍCULUM

Unidad de Competencia:

 Refrigeración Domiciliar Elementos de Competencias:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Fundamentos de refrigeración domiciliar Compresores de refrigeración domiciliar Sistemas eléctricos de refrigeración domiciliar Equipos y accesorios de refrigeración domiciliar Vacío y carga de refrigeración domiciliar fallas en el sistema de refrigeración domiciliar

Enero 2009

INDICE Página

Introducción............................................................................................................................1 Objetivo General:................................................................................................................1 Objetivo Específicos...........................................................................................................1 Recomendaciones Generales...................................................................................................2 UNIDAD I MOTORES MONOFASICOS.............................................................................3 1. Introducción a la electrotecnia........................................................................................3 1.1 Estructura de la materia.................................................................................................3 1.2 Propiedades eléctricas de los átomos......................................................................3 1.3 Intensidad de corriente eléctrica.............................................................................4 1.4 Tensión eléctrica o voltaje eléctrico........................................................................6 1.5 La resistencia eléctrica............................................................................................7 1.6 Normas de seguridad para el instrumento de medida.............................................7 2. Motores Monofasicos..................................................................................................8 2.1 Clasificación............................................................................................................8 2.2 El motor de inducción de fase partida.....................................................................9 2.3 Motor de polo sombreado.....................................................................................13 3. Identificación de terminales de Motores Monofásicos.............................................14 4. Estructura y Operación con Electromotores.................................................................19 4.1 Partes Principales de un Motor.............................................................................19 4.2 Técnicas para el Mantenimiento de Motores........................................................21 4.3 lectura de placas caracteristicas............................................................................22 Ejercicios de auto-evaluación...........................................................................................26 UNIDAD II COMPRESORES DE REFRIGERACION......................................................28 5. COMPRESORES..........................................................................................................28 5.1 Clasificación..........................................................................................................28 5.2 Por su método de compresión:..............................................................................31 6- Lubricación y enfriamiento de los compresores.......................................................37 7. Aceites lubricantes para compresores de refrigeración.............................................39 8. Selección del Compresor..........................................................................................42 Ejercicios de Auto evaluación...............................................................................................50 Glosario.................................................................................................................................51 BIBLIOGRAFIA..................................................................................................................52

Introducción El Manual para el participante “Compresores de refrigeración Domiciliar”, se desarrollará en un total de 80 horas y está dirigido para el Curso de Aprendizaje “Técnico en refrigeración y aire acondicionado” y de habilitación de Refrigeración domiciliar. Te brindará los conocimientos que serán la base para tu desarrollo en esta importante especialidad que es la refrigeración. Con el desarrollo de esta unidad podrás comprender los conceptos básicos de la electrotecnia aplicado a los temas de voltaje, corriente y resistencia eléctrica. Además podrás tener la oportunidad conectar, y conocer las partes del motor eléctrico así como suministrar mantenimiento a estos. En los que resta del manual conocerás los compresores que el la partes fundamental de este documento. Además este manual contiene recomendaciones generales para su estudio, ejercicios de auto evaluación que te darán pautas a seguir en el proceso enseñanza - aprendizaje. También este documento es una guía orientadora y facilitadora, se debe estudiar con esmero.

Objetivo General: Diagnosticar y seleccionar compresores en equipos de refrigeración domiciliar haciendo uso de los instrumentos sin error.

Objetivo Específicos: 1. Describir la estructura de la materia y los efectos de la corriente eléctrica según los principios de la electrotecnia de forma clara y precisa. 2. Medir valores de tensión, intensidad, resistencia en circuitos series, paralelos y mixtos aplicando las normas de seguridad. 3. Identificar bobinas de compresores mediante valores óhmicos sin margen de error 4. Realizar conexiones eléctricas en electromotores siguiendo procedimientos establecidos, cumpliendo las normas de seguridad.

los

5. Comprobar el estado de funcionamiento de motores eléctricos mediante el uso de equipos y herramientas apropiadas con un 100% de efectividad

1

6. Realizar mantenimiento preventivo a motores eléctricos materiales y herramientas aplicando las normas de seguridad.

utilizando

7. Clasificar compresores por su Construcción, Método de compresión, y Aplicación, según las características del fabricante con un 90% de acierto. 8. Identificar las partes principales de los diferentes tipos de compresores auxiliándose del objeto real sin omitir ningún elemento. 9. Seleccionar el tipo de aceite a utilizar en el compresor según las características del fabricante de manera eficiente. 10. Explicar los métodos de enfriamiento del compresor haciendo uso del equipo con criterio técnico. 11. Seleccionar el compresor de acuerdo a su aplicación utilizando tablas de forma correcta.

Recomendaciones Generales Para iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre su dedicación y esfuerzo le permitirá adquirir la Unidad de competencia a la cual responde el Módulo Formativo de Fundamentos de refrigeración domiciliar. - Al comenzar un tema debe leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales. - Trate de comprender las ideas y analícelas detenidamente para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluación. - Consulte siempre a su docente, cuando necesite alguna aclaración. - Amplíe sus conocimientos con la bibliografía indicada u otros textos que estén a su alcance. - A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre éstos, para solicitar aclaración durante las sesiones de clase. - Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluación. 2

UNIDAD I MOTORES MONOFASICOS 1. Introducción a la electrotecnia 1.1 Estructura de la materia La materia se divide en moléculas, las cuales a su vez se dividen en átomos. Estos átomos se componen de dos partes: el núcleo y una corteza. En el núcleo del átomo se encuentran: a) Los protones con carga eléctrica positiva (+), y b) Los neutrones, que como no tienen carga eléctrica son neutros. En la corteza se encuentran: Los electrones con carga eléctrica negativa (-). EI físico danés Niels Bohr, creo el modelo (después llamado modele de Bohr) donde se nuestra la estructura del átomo. Ver la siguiente figura N°1

Fig. # 1 Estructura del átomo

En el átomo el número de electrones es igual al número de protones, por lo que se dice que el átomo es eléctricamente neutro. 1.2

Propiedades eléctricas de los átomos

Explicaremos las propiedades eléctricas de los átomos tomando como ejemplo el de hidrogeno, por ser el mas sencillo. Se compone simplemente de un protón en el núcleo y de un electrón en la corteza EI electrón describe una orbita alrededor del núcleo. En toda su trayectoria actúa sobre el una fuerza de inercia (fuerza centrífuga) que Ie haría alejarse del centro. Esta fuerza también se pone de manifiesto en todo movimiento circular, por ejemplo en el lanzamiento de martillo deportivo y al conducir un 3

vehículo por una curva. En el movimiento circular del electrón esta fuerza es igual y opuesta a una fuerza de atracción de origen eléctrico, debida a tener signos opuestos las cargas del electrón y del protón del núcleo. Ver figura N°2.

Fig. # 2. Modelo del átomo de hidrogeno

Hay algunos electrones que se encuentran en las orbitas mas alejadas del núcleo, (ver Fig. N°1 átomo de cobre) por lo que podrían liberarse fácilmente aplicando una fuerza mayor que la fuerza de atracción originando la separación del electrón del átomo. Estos electrones son los llamados electrones de valencia Ejemplo: EI átomo de cobre tiene 29 protones y 29 electrones. De estos 29 electrones, 28 viajan en orbitas cercanas al núcleo y 1 viaja en una orbita lejana. A este electrón se Ie llama: electrón libre. (Electrón de valencia) Si un material tiene pocos electrones libres en su estructura se Ie llama conductor y si tiene muchos electrones Libres se Ie llama aisladores o aislantes Ejemplos: Conductores: Aislantes:

Oro, plata, aluminio, cobre, etc. cerámica, vidrio, madera, papel, etc.

La electricidad es la acumulación o movimiento de electrones que han sido sacados de sus orbitas. Estos electrones son los llamados electrones libres, que al ser sacados de sus orbitas dentro del átomo se mueven con facilidad por la materia. A esto se Ie llama corriente eléctrica. 1.3

Intensidad de corriente eléctrica

Es un flujo ordenado de electrones que atraviesa un material. Algunos materiales como los "conductores" tienen electrones libres que pasan con facilidad de un átomo a otro. Estos electrones libres, si se mueven en una misma dirección conforme saltan de

4

un átomo a átomo, se vuelven en su conjunto, una corriente eléctrica. Para lograr que este movimiento de electrones se de en un sentido o dirección, es necesario una fuente de energía externa. Cuando se coloca un material eléctricamente neutro entre dos cuerpos cargados con diferente potencial (tienen diferente carga), los electrones se moverán desde el cuerpo con potencial mas negativo hacia el cuerpo con potencia mas positivo. Ver la figura ver Fig. 3.

Fig. #3. Flujo de electrones de un átomo a otro en un conductor

Esto se puede visualizar como el espacio (hueco) que deja el electrón al moverse de un potencial negativo a un positivo. La corriente eléctrica se mide en Amperio (A) y se simboliza con la letra ( I ) de intensidad. Efectos de la corriente eléctrica a)

Efecto calorífico Este efecto se produce se produce al circular la corriente por materiales meramente resistivos (resistencias de caldeo). Generalmente estos materiales se fabrican de hilos muy finos que al circular la corriente por ellos es tanta la oposición que ofrecen a esta que se ponen al rojo vivo. Por ejemplo: los bombillos incandescentes, las planchas, cocinas, homos, etc. b)

Efecto luminoso Cuando la intensidad de la corriente es suficientemente grande aparece junto al efecto calorífico un efecto luminoso. Este efecto se aprecia con los bombillos incandescentes. Los gases también pueden conducir una corriente eléctrica en determinadas condiciones. Un ejemplo de estos se puede apreciar en la lámparas fluorescentes y lámparas de vapor de mercurio y sodio. En este tipo de luminarias el efecto luminoso se consigue precalentando el gas para obtener un efecto llamado luz. c)

Efecto magnético Todo conductor recorrido por una corriente crea a su alrededor un campo magnético. Este efecto puede aumentarse para fines prácticos enrollando los conductores formando bobinas y utilizando un núcleo magnético. Este efecto se utiliza en el principio de funcionamiento de motores, transformadores, generadores, etc. En los países industrializados se aprovecha este efecto para recoger piezas metálicas o chatarra con los llamados electroimanes.

5

d)

Efecto químico Cuando una corriente eléctrica circula por un líquido en la que hay sales disueltas (electrolisis) lo descompone. De este modo pueden recuperase los elementos que componen las sales que se encuentran en el liquido, ya que se depositan sobre los electrodos. El deposito tiene lugar sobre la superficie de los electrodos un ejemplo practico de esto lo podemos obtener en la fabricación de batería de vehículos. e)

Efecto fisiológico El efecto fisiológico de la corriente eléctrica se presenta cuando circula a través del cuerpo humano y de los animales, dando lugar a convulsiones de la musculatura. A partir del efecto perjudicial la corriente eléctrica puede tener un efecto curativo si se dosifica adecuadamente. En la medicina por ejemplo se trabaja con intensidades de corriente por el orden de los microamperios.

1.4

Tensión eléctrica o voltaje eléctrico

Para lograr que una lámpara se encienda, debe circular corriente por los cables a los cuales esta conectada la lámpara o consumidor, y regresar la corriente a la fuente de tensión, como lo muestra la figura N°4.

Fig. #4 circuito eléctrico básico

La tensión eléctrica es la fuerza electromotriz capaz de permitir la diferencia de carga eléctrica que mueve al electrón de un átomo a otro en un material. Si a un material se Ie quitan electrones, su carga eléctrica total será positiva ya que el electrón es de carga negativa. Si se tienen dos materiales con diferentes niveles o tipos de carga, se dice entonces que hay una diferencia de potencia entre ellos. Para poder lograr cargar de alguna manera los materiales, es necesario aplicar energía al átomo. Hay varios métodos para lograrlo como por ejemplo: - por frotamiento - por presión - por calor - por magnetismo - por una acción química La unidad en que se mide la tensión eléctrica es el voltaje (V) y se simboliza 6

como E, U, 0 V. 1.5

La resistencia eléctrica

Es la oposición que ofrece un material al paso de los electrones (la corriente eléctrica). Cuando el material tiene muchos electrones libres, como es el caso de los metales, permite el paso de los electrones con facilidad y se Ie llama conductor. Por ejemplo el cobre, aluminio, plata, oro, etc. Si por el contrario el material tiene pocos electrones Iibres, este no permitirá el paso de la corriente y se Ie llama aislante o dieléctrico. Por ejemplo: cerámica, bakelita, madera, papel, plástico, etc. Los factores principales que determinan la resistencia eléctrica de un material son:    

Tipo de material Longitud Sección transversal Temperatura

La unidad de medida de resistencia eléctrica es ohm ( ) y se simboliza con la letra R 1.6

Normas de seguridad para el instrumento de medida

Uso de la pinza amperimètrica La pinza amperimétrica es un instrumento de medición muy importante en la refrigeración, es cómodo, compacto y fácil de usar. Para medir únicamente se coloca la pinza sobre una línea, el campo magnético alrededor de esta bobina, genera una corriente eléctrica en el devanado de la pinza, y esta genera un campo magnético que también genera una corriente sobre otra bobina, la cual causa el desplazamiento de la aguja. La figura N°6 muestra algunas de la funciones del amperímetro de gancho. a)

Uso de la pinza amperimetrica para verificar el estado del interruptor centrifugo

7

c) Uso de la pinza amperimétrica para medir eléctrica en el motor de inducción.

corriente

b) Uso de la pinza amperimétrica para probar su continuidad entre las bobinas arranque y marcha

Fig # 6( abc)

1.7 normas de seguridad en el uso de instrumentos de medida eléctricos 1. Siempre proteja su multimetro contra sacudidas 2. En primer lugar, seleccione el rango máximo de medición para la magnitud eléctrica a medir y la posición correcta del selector de modo de funcionamiento. 3. Enchufe las líneas de medición en los clavijeros de conexión del instrumento de medición 4. Conecte la tensión un momento y observe la desviación de la aguja 5. Si la aguja se desvía a la derecha, la fuente de tensión, puede permanecer conectada. Si la aguja se desvía a la izquierda, es precise desconectar la fuente de tensión e intercambiar las líneas de conexión al objeto de medición. 6. Evalué el valor medido y determine el rango de medición mínima admisible para cambiar el selector de rango. 7. Aguja en un instrumento de aguja o analógico. EI error de indicación es mínimo cuando se mide cerca de la desviación final

2.

Motores Monofasicos Introducción Los motores monofásicos tienen muchas aplicaciones, los usan tanto en el hogar, oficina, comercio y en la industria. Su uso es probablemente más extenso que el del motor trifásico de inducción debido principalmente a que estos se aplican por lo general para accionar cargas relativamente grandes, como las usadas en la industria o ciertas aplicaciones comerciales. Los motores monofásicos de corriente alterna se les puede encontrar en aplicaciones conocidas como ejemplo: Bombas de agua, refrigeradoras, licuadoras, batidoras, taladros, máquinas herramientas, máquinas de coser, aspiradoras etc.

2.1

Clasificación: Los motores monofásicos se clasifican principalmente en:

8

Motores monofásicos rotor en jaula Motores monofásicos rotor bobinado y anillos rozantes Motores monofásicos polos sombreados Motores monofásicos universales En nuestro ambiente son utilizados únicamente los motores con rotor en jaula y los motores polos sombreados, por lo que serán estudiados detenidamente. Motor monofasico con rotor en jaula Estos se dividen en:     2.2

Motor de inducción de fase partida Motor de fase partida con capacitor de arranque Motor de fase partida con capacitor permanente Motor de fase partida con capacitor de arranque y permanente El motor de inducción de fase partida

También se le llama "fase dividida", por la ubicación de sus bobinas. Es el tipo de motor monofásico de mayor empleo en los talleres. Normalmente lleva un bobinado principal (trabajo) de baja resistencia y alta inductancia y otro, auxiliar (arranque) de alta resistencia y baja inductancia. Para lograr estas cualidades se emplea alambre de mayor sección para el principal y de menor sección para el auxiliar. La ubicación de estas bobinas en el estator permite obtener un desfase de 90 eléctricos, para cualquier número de polos ( Fig. 1).

A) Bobinado Principal

Fig7 Ubicación de los bobinados principal y auxiliar (arranque) en el estator de un motor monofásico de fase partida

B) Bobinado

Tipos de Motores de Inducción Monofásico Entre los más utilizados tenemos:  De fase partida  De fase partida, con capacitor de arranque  De fase partida, con capacitor permanente 9

 De fase partida con capacitor arranque y permanente a)

El motor de Inducción de Fase Partida Comprende: a) Un bobinado principal o de trabajo b) Un bobinado auxiliar o de arranque c) Un rotor en "jaula de ardilla" d) Un interruptor centrífugo. (Ver Fig. .N°8) Fig. 8- Motor monofásico de fase partida

Principio de Funcionamiento La corriente aplicada al motor produce en el estator, campos magnéticos, en el bobinado de trabajo y en el de arranque, desfasados a 90 eléctricos e induce una corriente en el rotor que crea otro campo magnético. La reacción entre los campos del estator y el rotor da origen al par necesario para el desplazamiento del rotor. Una vez que este adquiere el 75% (aproximadamente) de su velocidad nominal el interruptor centrífugo por acción de la velocidad, desconecta al bobinado de arranque, quedando conectada a la línea solamente la bobina principal. (Fig. 9)

Fig. 9- Ubicación de los polos en el motor monofásico de fase partida o dividida

10

Cambio de Rotación: La inversión del giro en un motor monofásico, se consigue invirtiendo la alimentación en los extremos del devanado de arranque (observe el diagrama en ( FIG 10).

Fig. 10 Cambio de rotación (a y b)

b)

Motor de Fase partida con Capacitor de Arranque

Se utiliza un capacitor de arranque con un valor nominal alto, conectado en serie con el embobinado de arranque a fin de proporcionar un par de arranque elevado. Como esto daría por resultado un sobrecalentamiento si se le dejara en el circuito, se utiliza un interruptor o relevador centrífugo para desconectar el circuito de arranque cuando el motor alcanza su velocidad de operación. Debido al elevado valor nominal del capacitor, esta clase de motor tiene un alto par de arranque. Su factor de potencia y eficiencia son más bajos que en el caso de un motor de fase dividida y capacitor permanente. En la (Fig.11), se muestra el circuito eléctrico del motor monofásico de arranque por capacitor, también llamado motor de arranque por capacitor y operación por inducción.

Fig. 11- Circuito de un motor de arranque Con capacitor

11

c)

Motor de fase partida con Capacitor Permanente

En la (Fig. 11) se muestra el circuito correspondiente a este tipo de motor monofásico. El arreglo de los embobinados de arranque y de trabajo es similar al del motor de fase dividida, excepto que se ha añadido un capacitor en serie con el embobinado de arranque. El capacitor produce una diferencia en el ángulo de fase entre los dos embobinados, misma que da por resultado, un par de arranque para hacer girar el rotor. En un motor de fase dividida el capacitor y el embobinado de arranque se dejan en el circuito después del arranque. En consecuencia el capacitor utilizado debe tener una capacitancia relativamente pequeña, a fin de limitar la corriente en el embobinado de arranque; de otro modo, podría ocurrir un sobrecalentamiento y daños al motor. Esto lleva a que el cambio del ángulo de fase sea pequeño y el par de arranque bajo. Como el capacitor y el embobinado de arranque permanecen en el circuito, la eficiencia del motor es más alta que la del motor de fase dividida. Esto es el resultado de una mejora en el factor de potencia y de un par motor en funcionamiento normal más uniforme. La ausencia de un interruptor o un relevador reduce el costo y los problemas de servicio asociados con estos dispositivos. Este tipo de motor se puede utilizar en unidades pequeñas de aires acondicionados y comerciales, donde no se requiera un par de arranque alto, pero se busca una buena eficiencia.

Fig. 12. Circuito de un motor de fase dividida y capacitor permanente

d)

Motor de fase partida con Capacitor de Arranque y Permanente

Este motor es una combinación de los tipos de fase dividida capacitor permanente y Capacitor de arranque, por lo que posee las características deseables de ambos. En la (Fig. 7), se muestra el diagrama del circuito de conexión del motor. En el circuito del embobinado de arranque, se coloca un capacitor de alto valor nominal y un interruptor o relevador. El capacitor se desconecta cuando el motor

12

alcanza su velocidad de operación. Otro capacitor de operación se instala en paralelo con el capacitor de arranque, y permanece en el circuito. De este modo se obtiene un par de arranque alto, un factor de potencia elevado y una buena eficiencia del motor. Resulta obvio que el costo de un motor de este tipo, será más alto que el de otros motores provistos de dispositivos más sencillos.

Fig. 13 Circuito de un motor con capacitor arranque y permanente

de

2.3 Motor de polo sombreado En este tipo de motores, el rotor es del tipo jaula de ardilla y el estator tiene polos salientes, cada polo está provisto de su propia bobina de excitación, el flujo magnético se desarrolla de una forma distinta que en los motores con dos devanados (auxiliar y principal). Un polo sombreado, es un polo magnético que está físicamente dividido o seccionado, y que tiene pequeños segmentos rodeados con una bobina "Sombreada" en cortocircuito. La corriente alterna de la alimentación monofásica que circula a través del devanado de campo, produce un flujo alterno, parte del flujo a través de cada polo se eslabona con la bobina sombreada, esta bobina produce el flujo en la porción sombreada para pasar por detrás de la porción de polo "No sombreada". Esto da como efecto un movimiento de flujo a través de la cara del polo, y bajo la influencia de este flujo en movimiento, se desarrolla el par de arranque. Tan pronto como el rotor inicia su rotación bajo la influencia del par de arranque, se crea un par adicional, creado por la acción de motor de inducción monofásica. Por lo tanto el motor se acelera a una velocidad ligeramente por debajo de la velocidad sincrona y opera como un motor de inducción. El par de arranque de un motor de polos sombreados es muy pequeño, por lo tanto sólo se usa para accionar pequeños ventiladores, relojes eléctricos, secadoras de pelo y otras aplicaciones similares. Por lo general sus capacidades se encuentran por debajo de los 40 watts. Observe la figura 14 representando el diagrama de conexión de motor, monofásico.

13

Fig. 14 Construcción de un motor del tipo de polo sombreado

3.

Identificación de terminales de Motores Monofásicos

Para la identificación de terminales de los motores monofásicos, empleamos un método que es el siguiente: Por medio de mediciones de sus devanados con un Òhmetro para medir la resistencia. Procedimiento: Para identificar los bornes de conexión de un compresor monofásico, se procede de la siguiente manera: ver también figura N°13 1ro- Dibujamos la posición exacta de los bornes del compresor en una hoja de papel. 2do- Realizamos mediciones entre bornes y ubicamos el valor obtenido en el lugar que corresponda en el dibujo. 3ro- Una vez realizadas todas las mediciones procedemos a la identificación. El menor valor de resistencia está ubicado entre los bornes de C y R. El valor medio de resistencia lo encontramos entre los bornes de C y S. El valor mayor lo ubicamos entre los bornes R y S.

14

Fig. 15- (a-b)

3.1

Ejemplos para la identificación de bornes de un compresor

Simbología utilizada en diagramas de instalación en motores eléctricos

15

16

17

3.2

Diagramas de Conexión

A continuación se presenta la forma de conexión de cada motor monofásico estudiado en clase. Motor de fase partida utilizada en compresores herméticos conectado a un relé de corriente

. Fig. 16.- Motor monofásico de fase partida

arranque.

Motor monofásico con el capacitor que eleva el torque para vencer la inercia del rotor.

Fig. 17.- Motor monofásico con capacitor de arranque

Motor monofásico con capacitor permanente. El devanado de arranque permanece conectado a la fuente a través del capacitor.

. Fig. 18- Motor monofásico con capacitor permanente

Motor monofásico con capacitor de arranque y marcha. Al alcanzar la velocidad de trabajo, el relé potencial desconecta al capacitor de arranque, quedando conectado al capacitor de marcha.

Fig.19. Motor monofásico con capacitor de arranque y marcha

Motor monofásico de polos sombreados. Observe la forma de la bobina y la división hecha en los polos indicados por (A).

18

Fig. 20.- Motor monofásico de polos sombreados

4. Estructura y Operación con Electromotores Para operar los motores eléctricos es fundamental que el técnico domine los siguientes elementos: a) b) c) d) e)

4.1

Estructura Técnicas de mantenimiento Lectura de placas características Valores nominales Usar correctamente los instrumentos de medición Partes Principales de un Motor

El motor de fase partida es un motor de corriente alterna de potencia inferior a un caballo de fuerza que se emplea para el accionamiento de ciertos aparatos tales como quemadores de aceite, máquinas para lavar la ropa y bombas pequeñas. Esta clase de motores constan de cuatro partes principales, a saber: una parte giratoria llamada rotor, una fija llamada estator, dos escudos o tapas fijadas a la carcaza mediante tornillo y tuercas. Observe la figura 18 de un motor monofásico de fase partida. Por lo general esta clase de motores se alimentan con corriente monofásica o sea 115v o 220v de la red de alumbrado o de fuerza. Escudos o Tapas Los escudos, van sujetos a la carcaza mediante tornillos y tuercas y sirven principalmente para mantener el rotor en posición adecuada. Cada escudo lleva practicado un orificio para el cojinete, ya sea de bolas o de fricción, donde descansa el eje del rotor. La misión de los cojinetes, uno en cada escudo, es la de mantener el rotor bien centrado a fin de que no roce con el estator y además reducir el rozamiento al mínimo.

19

Estator El estator de un motor de fase partida se compone de un núcleo de chapas con ranuras semicerradas, una armadura de fundición o carcaza donde van montadas las chapas de presión, y dos arrollamientos de conductor de cobre aislados, dispuestos en las ranuras, llamados arrollamiento de régimen y arrollamiento de arranque.

Fig. 20- Vista de los principales componentes de un motor monofásico

Rotor El rotor consta de tres elementos esenciales. Uno de éstos es un paquete de láminas o chapas de hierro, de calidad especial, que constituye el núcleo. El segundo elemento es el eje sobre el que va dispuesto el núcleo a presión. El tercer elemento es el devanado en cortocircuito llamado “Jaula de Ardilla”, que consiste en unas barras de cobre dispuestas en ranuras practicadas en el núcleo de chapas y puestas en cortocircuito mediante dos aros de cobre, uno a cada extremo del núcleo. En ciertos tipos de motores el rotor lleva un arrollamiento de una pieza, de aluminio fundido. Eje 20

Es una varilla cilíndrica de hierro tratado, sobre la cual, como se dijo anteriormente, se monta el rotor del motor. Es importante saber que esta varilla debe ser completamente recta para evitar el mal funcionamiento del motor. Cojinetes Es el elemento que sujeta al rotor del motor (parte central de la tapa) contiene a la superficie de rodamiento (Bushing), además contiene el elemento de lubricación llamado “Felpa” (compuesto de un material absorbente). Los Bushing (Bujes) son construidos generalmente de bronce, aunque también hay de cobre especial o aluminio especial. En el caso que el motor tenga balinera, el cojinete sólo contiene a ésta. Balinera, es una caja con bolas de acero especial (para soportar el desgaste mecánico). Tiene una vida útil de 3 a 5 años 4.2 Técnicas para el Mantenimiento de Motores Es muy importante antes de desconectar un motor, tomar en cuenta los siguientes elementos: Verificar que amperaje consume. Levantar un diagrama eléctrico. Observar el comportamiento (flojedad, vibración etc.). Desmontarlo.

   

Desarme y Limpieza del Motor 

Verificar el estado de los Bushing o balineras; haciendo movimientos laterales del eje del motor.



Marcar las tapas y ejes del motor, con el fin que no se cambie el montaje original y que el motor quede mal centrado.



Se sueltan las tapas, retirando pernos con tuercas montados en la carcaza.



Realizar la limpieza del devanado, esta operación se hace generalmente con un soplete de aire o con una brocha suave. El devanado se limpia con algún líquido que absorbe humedad. Evite usar agua para la limpieza de un motor eléctrico



Lubricar los bushing que van montados en la tapa. Si es de balinera se cambian, si es necesario.



Arme el motor eléctrico utilizando un buen razonamiento.

21

Lubricación Es muy importante que los bushing del motor se mantengan húmedos de aceite para evitar el desgaste mecánico. Existen tres tipos de motores eléctricos referente a la lubricación:  Motor con dispositivo de lubricación: que se deben lubricar periódicamente.  Motor con lubricación permanente: se deben lubricar cada período de mantenimiento.  Motor de balinera: Las balineras no se lubrican, ya que contienen su cantidad de lubricante adecuado a la vida útil.

4.3 lectura de placas caracteristicas Las placas de datos o de identificación de los motores suministran una gran cantidad de información útil sobre diseño y mantenimiento. Esta información es electrotécnico de la motores existentes. información sobre la correcta del trabajo.

particularmente valiosa para los instaladores y el personal planta, encargado del mantenimiento y reemplazo de los Durante la instalación, manteniendo o reemplazado, la placa es de máxima importancia para la ejecución rápida y

En la publicación NEMA MG1, sección 10.38, se expresa que los siguientes datos deben estar grabados en la placa de identificación de todo motor eléctrico: Razón social del fabricante, tipo, armazón, potencia (hp), designación de servicio (tiempo) temperatura ambiente, velocidad (rpm), frecuencia (Hz), número de fases, corriente de carga nominal (A), voltaje nominal (V), letra clave para rotor bloqueado, letra clave de diseño, factor de servicio y clase de aislamiento. Además el fabricante puede indicar la ubicación de su fábrica o servicio autorizado. Casi todos los datos de placa se relacionan con las características eléctricas del motor, de manera que es importante que el instalador o encargado de mantenimiento sea ingeniero o técnico electricista calificado, o bien un contratista especializado en estos trabajos. Se ilustran dos placas de identificación típicas, que ayudarán a reconocer mejor los datos. Enseguida se describe la información grabado normalmente en una placa del motor. Ver Fig. N° 21 y 22

22

Fig. 21- Placa nominal de un motor de Doble velocidad

Fig. 22- Placa nominal de un motor silencioso

Dos placas de identificación típica, cada una para un tipo diferente de motor de inducción. Obsérvese la forma en que se presentan los datos. En la placa (a) se indica que se trata de un motor de doble velocidad, y se incluye el diagrama de conexiones las terminales. La placa (b) es para un motor “silencioso”, y en ella se presenta también información acerca de la intensidad o nivel del ruido del motor.

Información Principal  Número de serie [SER NO]: Es el número exclusivo de cada motor o diseño para su identificación.  Tipo [TYPE]: Combinación de letras, número o ambos, seleccionados por el fabricante para identificar el tipo de carcaza y de cualquier modificación importante en ella.  Número de modelo [MODEL]: Datos adicionales de identificación del fabricante.  Potencia [HP]: La potencia nominal (hp) es la que desarrolla el motor en su eje cuando se aplican el voltaje y frecuencia nominales en las terminales del motor, con un factor de servicio 1.0.  Armazón [FRAME]: La designación del tamaño de la armazón es para identificar las dimensiones del motor.  Factor de servicio [SV FACTOR]: Los factores de servicio más comunes son de 1.0 a 1.15 Un factor de 1.0 significa que no debe demandarse que el motor entregue más potencia que la nominal, si se requiere evitar daño al aislamiento. Con uno de 1.15 (o cualquiera mayor de 1.0), el motor puede

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hacerse trabajar hasta una potencia igual a la nominal multiplicada por el factor de servicio sin que ocurran daños al sistema de aislamiento.  Amperaje [AMPS]: Indica la intensidad de la corriente que toma el motor al voltaje y frecuencia nominales, cuando funciona a plena carga (Corriente nominal).  Voltaje [VOLTS]: Valor de la tensión de diseño del motor, que debe ser la medida en las terminales del motor, y no la de la línea.  Clase de aislamiento [INSUL]: Se indica la clase de materiales de aislamiento utilizados en el devanado de estator. Son sustancias aislantes sometidas a pruebas para determinar su duración al exponerlas a temperaturas predeterminadas.  Velocidad [RPM]: Es la velocidad de rotación (rpm) del eje del motor cuando se entrega la potencia nominal a la máquina impulsada, con el voltaje y la frecuencia nominales aplicados a las terminales del motor (velocidad nominal).  Frecuencia [HERTZ]: Es la frecuencia eléctrica (Hz) del sistema de suministros para la cual está diseñado el motor. Posiblemente ésta también funcione con otras frecuencias, pero se alteraría su funcionamiento y podría sufrir daños  Temperatura ambiente [°C]: Es la temperatura ambiente máxima (°c) a la cual el motor puede desarrollar su potencia nominal sin peligro. Si la temperatura ambiente es mayor que la señalada, hay que reducir la potencia de salida del motor para evitar daños al sistema de aislamiento.  Número de fases [PHASE]: Número de fases para el cual está diseñado el motor, que debe concordar con el del sistema de suministro.  Eficiencia [EFF]: En este espacio figura la eficiencia nominal NEMA del motor, tomada de la tabla 12-4 de la MG1-12.53b. Este valor de eficiencia se aplica a los motores de tipo estándar así como a los de eficiencia superior. Para los de alta eficiencia (energy-efficient) se indicará este dato. Capacidad de los Capacitores de marcha y arranque La tabla N°1 muestra algunos valores nominales importantes sobre compresores usados en refrigeración domiciliar. Además el valor de capacitor de arranque y marcha. Es importante observar que la mayoría de los compresores de refrigeración domiciliar, solo usan capacitor de arranque

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Tabla 1: valores nominales sobre compresores

Los motores ventiladores de A.A. solamente usan capacitores de marcha. La tabla N°2 muestra algunos valores nominales importantes para la instalación o revisión de motores ventiladores.

Tabla 2: valores nominales de electromotores

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Ejercicios de auto-evaluación Después del estudio de la unidad I es necesario que realices los siguientes ejercicios para evaluar tus conocimientos adquiridos hasta el momento. -Identificar las partes de un motor. -Describir correctamente los procedimientos para la realización de mantenimiento preventivo de motores. -Interpretar correctamente la información contenida en las placas. Ejercicios: 1)

Identifique las partes en cada uno de los motores que aparecen a continuación:

2)

Identificar las partes de los motores que se te presentan a continuación:

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3) Describa los pasos a realizar para efectuar mantenimiento preventivo en motores eléctricos

4)

Levante la información plasmada en la placa nominal del motor que a continuación se presenta.

Serie: Tipo: Modelo: Temperatura: Amperaje: Velocidad:

Frecuencia: Eficiencia: HP: Fases: Voltaje:

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UNIDAD II COMPRESORES DE REFRIGERACION

5. COMPRESORES El compresor es el componente más importante del ciclo de refrigeración mecánico. Podemos considerarlo el corazón del sistema de refrigeración, es el que da el nombre al ciclo mecánico, desempeña dos funciones:  Extrae el vapor sobrecalentado, desde el evaporador a presión y temperatura baja.  Eleva la presión y temperatura del vapor refrigerante y lo descarga hacia el condensador.

El objetivo del trabajo realizado por el compresor es preparar el vapor refrigerante de modo que éste pueda desprender el calor absorbido por el refrigerante en el evaporador, más el calor suministrado por el compresor a medios disponibles en el ambiente, de modo que se convierta en líquido. Tipos de Compresores: La variedad de refrigerante, el tamaño, localización y aplicación de los sistemas, son algunos de los factores que originan la necesidad de muchos tipos de compresores, dado que las propiedades difieren mucho. Cierto tipo de compresores pudiera requerirse para el manejo de grandes volúmenes de vapor a pequeñas diferencias de presión y de otro compresor de pequeños volúmenes de vapor a grandes diferencias de presión. 5.1

Clasificación

Existen tres formas de clasificar los compresores: a) Por su construcción b) Por su método de compresión c) Por su aplicación

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a)

Por su construcción: Los compresores se clasifican en: abiertos, semi-herméticos, herméticos.  Abiertos: En este caso, la unidad motor-compresor está separada y se acoplan de forma directa a través de la barra de transmisión y de forma indirecta a través de correas.

Desventajas que presentan los compresores abiertos: - Mayor peso para la misma potencia - Mayor costo de fabricación - Mayor costo de mantenimiento - Problemas de alineación del eje - Más ruidos - Expuestos a problemas de pérdida de refrigerante por el sello o pernos

Fig. 17- Montaje de un compresor abierto acoplado en forma directa

Observe que al poner en marcha el motor transmite movimiento hacia el compresor a través de correas Fig. 17. Estos compresores se fabrican en capacidades que van desde 1 hp hasta más de 100 hp. 

Semi-herméticos:

La unidad motor-compresor viene encerrada en una sola carcaza, acoplada directamente. Posee tapas de acceso al motor y el compresor, cerradas por juntas especiales, atornilladas a la carcaza, para facilitar eventuales reparaciones. Estos compresores se fabrican en capacidades que van desde ½ hp hasta 100 hp. En la

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Fig. 18, se presenta la estructura de un compresor semi-hermético observe que la unidad motor y compresor se encuentran encerrados en una misma carcaza.

A= B= C= D= E=

Carcaza del motor Cabezal del cilindro Bomba de aceite Visor para el aceite Cárter del cigüeñal

Fig. 18.- Compresor semi-hermético

 Herméticos: El compresor y motor se encuentran encerrados dentro de un alojamiento de acero especial. El compresor (también conocido como mecanismo) está sujeto al campo estacionario (Estator). La unidad generalmente está montada en resortes de amortiguación o montajes de caucho que disminuyen la vibración. La capacidad de fabricación de estos compresores es de 1/20 hp hasta 10 hp. A= B= C= D= E= F= G= H= I= J=

Rotor del motor Estator del motor Cilindro del compresor Pistón Brazo de biela Cigüeñal Culata de biela Carcaza del compresor Bornes de conexión Soldadura

Fig. 19.- Sección de un compresor hermético

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5.2 Por su método de compresión: Refiriéndose a la forma en que realiza la compresión; podemos dividir los compresores en dos grandes grupos de los cuales se genera una gran variedad. En el diagrama se muestra la clasificación de los compresores en cuanto a su método de compresión.

Los compresores de mayor utilización en el ramo de la refrigeración domestica y aire acondicionado es el alternativo o reciprocante, así que nos referiremos a ellos para estudiar el método de compresión y también las partes que constituyen el mismo.

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Método de compresión de un compresor de pistón En la siguiente figura N° 20 que veras se describe el ciclo de bombeo de este tipo de compresor que explicaremos de la siguiente forma:

En el diagrama A. Al bajar el pistón creamos una depresión en el interior del cilindro respecto la línea de aspiración, entonces se abre la válvula de aspiración permitiendo el ingreso del gas refrigerante a baja presión y baja temperatura en la cámara de compresión. En el diagrama B. Al subir el pistón disminuye el volumen del gas comprimiéndolo aumentando la presión y temperatura el mismo. Una vez que el pistón llega a su punto muerto superior se abre la válvula de descarga. No se abren las válvulas hasta que no se vence la presión del exterior, circulando el refrigerante comprimido a la línea de descarga.

Diagrama A

Diagrama B

A= Cilindro B= Pistón (abajo) C= Admisión de Refrigerante D= Tubo de descarga E= Válvula abierta F= Válvula de descarga G= Refrigerante en el cilindro

A= Cilindro B= Pistón (arriba) C=Tubo de succión D= Descarga del refrigerante E= Válvula cerrada F= Válvula de descarga abierta.

Fig. 20.- Ciclo de compresión de un compresor reciprocante.

Método de compresión de un compresor rotativo: La compresión de este tipo está basada en una excéntrica que gira dentro de un cilindro. Una barra deslizante toma el refrigerante en la parte amplia (succión) y lo

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comprime descargándolo por un espacio hacia el condensador. Ver Fig. N°21 ciclo de trabajo de un compresor rotativo.

Fig. 21.- Ciclo de compresión de un compresor rotativo.

c)

Clasificación de los compresores según su aplicación:

En refrigeración se conocen tres rangos de temperatura ideales para el almacenaje de ciertos productos. Estas tres clases de temperatura son: baja, media y alta. De acuerdo a ésta clasificación de las temperaturas de almacenaje, así debe seleccionarse el compresor a ser instalado en ese sistema, por tanto la clasificación de los compresores también será compresores para temperaturas baja, media y/o alta. Compresores para temperaturas bajas Características:  Rango de temperatura de trabajo es de -10°C hasta -30°C.  La presión de retorno trabajando con refrigerante 12 es de 1 PSI hasta 15 PSI.  El sistema de refrigeración de temperatura baja se emplea en el almacenaje de: carnes, sorbete, procesos de laboratorio, etc. Los equipos son conocidos como congeladores, cuartos fríos y equipos de laboratorios. Compresores para temperaturas medias Características :  Rango de temperatura de trabajo varía entre -4°C y -20°C.

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 La presión de retorno del refrigerante, trabajando con refrigerante 12, oscila entre 3 PSI y 15 PSI.  El sistema de refrigeración de temperatura media es empleado para el almacenaje de productos; lácteos, algunos líquidos, enfriamiento de botellas, procesos de laboratorios, etc.  Los equipos que trabajan a temperatura media son: refrigeradores, enfriadores de botella, equipos de laboratorio y otros. Compresores para temperaturas altas Características:  El rango de temperatura de un equipo que trabaja con este tipo de compresor oscila entre 0°C y 18°C.  La presión de retorno del refrigerante trabajando con refrigerante 12 varía de 17 PSI a 35 PSI. Trabajando con refrigerante 22 oscila entre 40 PSI y 80 PSI.  El sistema de refrigeración de temperatura alta, es empleado para todos los procesos de acondicionamiento de: aire, almacenamiento de medicinas, banco de sangre, etc.  Los equipos que trabajan con temperatura alta son acondicionadores de aire y equipos especiales usados en medicina, farmacia y laboratorios. Estructura y Características de Compresores Referente a la estructura de compresores, estudiaremos las partes principales o aquellas que participan directamente en el proceso succión compresión. Partes del compresor de pistón. Ver figura N°19 estructura compresor de pistón Cigüeñal: En los compresores herméticos y semi-herméticos, el cigüeñal se monta directamente sobre el eje del motor ver fig. . Cumple dos funciones muy importantes:  Es el encargado de transformar el movimiento circular del motor en movimiento longitudinal para el compresor.  Es el responsable de la lubricación en la mayoría de los casos. Fig. # 22 Cigüeñal para dos conexiones de biela

Biela: Se le llama así al brazo que comunica al cigüeñal con el pistón. En otras palabras, es la encargada de transmitir el movimiento generado por el cigüeñal al pistón. También tiene orificio para cooperar con la lubricación.

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Fig. # 23 Biela de un compresor abierto

Pistón: Es un émbolo fabricado generalmente de aluminio aleado, con superficie regular lisa para realizar buena superficie de contacto con el cilindro. Ver Fig. N°24. En algunos casos, lleva uno o dos anillos; en caso de llevar dos anillos, uno está encargado de la compresión y el otro de la lubricación. Cuando el pistón no tiene anillos, lleva orificios para la lubricación. Boulon (Pasador): Este elemento se encarga de ejecutar la conexión del pistón y la biela. Ver Fig. N°25 Generalmente tiene arandelas de seguridad o pasador de seguridad. También lleva ranura para la lubricación.

Fig. # 24 Pistón

Fig. # 25 Pasador

Cilindro: Es una superficie regular lisa dentro de la cual se desplaza el pistón. Esta construido generalmente de hierro con revestimiento de acero especial para soportar el desgaste mecánico. ver fig.26 Válvulas: Son laminillas de acero templado cuyo objetivo es regular el flujo de vapor refrigerante. Ver Fig. 27. Cada sistema de compresión lleva dos válvulas: una de succión y otra de descarga que funcionan de la siguiente manera: La válvula de succión solamente abre en el momento que el pistón va hacia abajo y la de descarga en el momento que va hacia arriba. Existen tres clases de válvulas: a) b) c)

De laminilla flexible De disco (desplazamiento vertical) De anillo de placa.

Las más usada en refrigeración domiciliar es la de laminilla flexible o lengüeta.

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Fig. 26.- Cilindro de un compresor abierto

Fig. 27.- Válvulas (a,b)

a) Válvula de succión

b) Válvula de descarga

Plato de válvulas: Es una lámina de acero especial que va montado sobre la parte superior del cilindro. El plato de válvulas lleva dos agujeros: Uno para la succión y el otro para la descarga. Ver Fig. N°28. Cada orificio tiene un borde con superficie regular lisa, con el objeto de permitir que la válvula cierre el paso del refrigerante al caer. Este borde recibe el nombre de asiento de válvula.

Fig. 28.- Plato de válvula con sus válvulas

Fig. 29.- Cárter de un compresor reciprocante abierto

Cárter: Es la parte inferior de la carcaza de un compresor. Contiene la superficie orbital del cigüeñal, además contiene el aceite para la lubricación. Ver Fig. 29 ESTRUCTURA DE UN COMPRESOR ROTATIVO:

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El compresor rotativo también forma parte de los compresores de émbolo. Las partes principales de este compresor son: Excéntrica , Rodillo, Cilindro y la Barra deslizante Excéntrico: Está unida al rotor del motor, es el responsable del movimiento orbital del rodillo. Rodillo: Está montado sobre la excéntrica, es un émbolo que realiza movimientos orbítales dentro de un anillo de acero (cilindro). Cilindro: Es un anillo de acero dentro del cual se desplaza el rodillo, tiene los orificios de succión y descarga practicados en sus paredes. Barra deslizante: Su misión es hacer siempre contacto con el rodillo impidiendo la comunicación de un lado de ésta con el otro, es decir, establece el límite del lado de alta presión con el lado de baja. Tiene resortes en la parte trasera de modo que cuando el rodillo se acerca, ella entra sin dejar de hacer contacto y el refrigerante es comprimido, cuando el rodillo se aleja la barra y el refrigerante es succionado. Ver Fig. N°30 y 31 compresor rotativo.

Fig. 30.- Estructura de un compresor Rotativo (Dentro de la carcaza).

6-

Fig. 31.- Estructura de un compresor Rotativo (Fuera de la carcaza)

Lubricación y enfriamiento de los compresores

La lubricación es un proceso muy importante que se da simultáneamente al ciclo de compresión. El objetivo de la lubricación es disminuir al máximo el desgaste mecánico. Además evita que el compresor se pegue por dilatación de sus piezas. Los métodos más comunes de lubricación en compresores son: Método salpique Es la forma empleada por todos los compresores de equipos domésticos.

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Consiste en tomar el aceite del cárter y lanzarlo sobre las partes móviles del compresor (expuesta al desgaste mecánico). Este método se puede realizar de varias formas, las más conocidas son:  Por la fuerza centrípeta  Por paletas Por la Fuerza Centrípeta: El rotor succiona el aceite en el fondo del cárter por acción de la fuerza centrípeta y lo dispara por la parte superior por acción de la fuerza centrífuga. Por Paletas: Este método se realiza principalmente en compresores horizontales, las pesas y/o paletas puestas con este fin en el cigüeñal toman el aceite en el cárter y lo dispara sobre las partes móviles Método de Inyección Forzada Se lleva a cabo únicamente en compresores de grandes capacidades ó en sistemas comerciales e industriales. El aceite más usado en refrigeración es el Aceite Capella N° 150, este tipo de aceite es una serie que va desde la "A" hasta la "D". Su viscosidad varía según la letra; en otras palabras la letra determina su aplicación. Enfriamiento del compresor El objetivo del enfriamiento del compresor es para evitar que las partes móviles se dilaten más allá de los límites calculados por el fabricante. De esta manera, se evita el desgaste mecánico o la ruptura de alguna parte móvil. En síntesis, mejorar las condiciones de trabajo del compresor. Técnicas de enfriamiento para el compresor domiciliar  Convección natural  Convección forzada  Enfriador de aceite  Gas de retorno. - Convección Natural Los compresores al trabajar siempre están desprendiendo calor al ambiente, de modo que el calor fluye del compresor al espacio de forma natural. - Convección Forzada Algunos equipos (principalmente los equipos horizontales), llevan un motor ventilador que retira el calor del compresor y lo transmite al espacio de forma forzada.

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- Enfriador de Aceite Algunos compresores traen en la parte inferior (cárter) un tubo que sin conectarse con el mecanismo entra y sale, haciendo contacto únicamente con el aceite. El enfriamiento del compresor con este método consiste en lo siguiente: El refrigerante sale por la descarga hacia una porción del condensador donde el refrigerante desprende parte del calor al ambiente, luego regresa a una de las tomas del enfriador de aceite entra al compresor a una temperatura menos que la del aceite lo que causa una disminución en la temperatura del aceite luego sale hacia el condensador y el ciclo continúa. Ver fig. N° 32

En la Fig. 32, Se observa como el refrigerante es descargado hacia el preenfriador, luego entra al compresor, extrae calor de éste y lo lleva al condensador. - Gas de retorno Este método es aprovechado por todos los compresores, está basado en el intercambio de calor que hace el refrigerante que llega al compresor a baja presión y baja temperatura, con el mecanismo y la carcaza que tiene alta temperatura. Un compresor trabajando emplea por lo menos dos de estos métodos.

7. Aceites lubricantes para compresores de refrigeración En cualquier sistema de refrigeración, el aceite y el refrigerante estarán siempre presentes. El refrigerante es el líquido que hace el trabajo y es indispensable para

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producir el enfriamiento. El propósito principal del aceite es la lubricación. El aceite y el refrigerante se pueden mezclar el uno en el otro o son miscibles (mezclables) y viceversa y el grado de mezclabilidad dependerá del tipo de refrigerante que se use, la temperatura y la presión a que ambos son expuestos. Cierta cantidad de aceite siempre se saldrá del carter del compresor y circulará mezclado con el refrigerante, el aceite y el refrigerante se pueden separar en dos fases y no podrán mezclarse en ninguna forma a ciertas temperaturas. Los aceites de refrigeración y los refrigerantes son en su mayoría mezclables el uno en el otro y viceversa en una gran variedad de temperaturas. Aunque la función principal del aceite es atenuar el desgaste mecánico y reducir la fricción por medio de la lubricación, en el sistema de refrigeración el aceite aparte" de ésta, tiene muchas funciones más. El aceite actúa como un sello entre las partes de emisión y succión del compresor. El aceite evitará el escape de aire alrededor del pistón y a través de las válvulas de un compresor alternativo. El aceite también evita el escape de aire en un compresor centrífugo al sellarlo alrededor de sus paletas. El aceite actúa también como un silenciador al reducir el ruido mecánico interno en un compresor también hace la tarea de eliminar el calor que es producido por las partes estacionarias y rotativas. La ejecución es afectada por ambos la lubricación límite y la hidrodinámica. La lubricación límite puede verse en el movimiento recíproco especialmente cuando un compresor empieza a trabajar. La lubricación se define como una capa de aceite que sirve para separar las partes cuando en movimiento. Siempre deberá haber una capa de aceite dividiendo o apoyando las partes del compresor para evitar su desgaste. La lubricación hidrodinámica depende del espesor y viscosidad del aceite y también el aceite deberá pasar la prueba de carga. FUNCIONES DEL ACEITE REFRIGERANTE 

Reduce el desgaste mecánico



Reduce fricción



Lubrica



Sella / previene “escapes”



Amortigua el ruido



Traslado de calor- enfriamiento

Estas características deben tener todos los aceites usados en refrigeración. 1. Temperatura de congelación

extremadamente baja 2. Resistencia a la formación de espuma

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3. No corrosivos 4. Compatibilidad con los refrigerantes.

3.1 Tipos de aceites  Aceites minerales Los componentes de aceites minerales en refrigeración pueden ser clasificados en 3 grupos principales. Estos grupos son parafínico, nafténico, y aromático. Es el grupo nafténico que sustituye la mayoría de los aceites que se usan actualmente para la refrigeración y esto se debe a su bajo contenido de ceras y a su bajo valor de puntos de derramamiento. Aceites de base nafténica también tienen un nivel más bajo de viscosidad, a la misma temperatura. Cuando se comparan con los Nafténicos aceites de base parafínica. Los aceites de base parafínica son recomendados para la lubricación de motores eléctricos. Aceites de base parafínica tienen excelente estabilidad química, pero por alguna razón son buenos para mezclarse con los refrigerantes polares. Aceites aromáticos reaccionan un poco mejor pero tienen un buen limite de propiedades de lubricación.  Aceites Sintéticos Los aceites sintéticos para las aplicaciones de refrigeración han sido usados con resultados muy buenos. Tres de los aceites más populares son:  Alkilbenzenos,  Glicoles, y  Aceite con base de ésteres. Los nuevos refrigerantes libres de Cloro HFCs son más polares que los actuales CFC/HCFC. El resultado es que el aceite mineral no es mezclable con los refrigerantes HFCs. Polyol Ester son más polares que los aceites minerales. La polaridad del POE y los HFC, los hace mezclables como tales, el POE es el lubricante que se debe usar con los refrigerantes HFC. Los lubricantes POE son sintéticos, se forman con la reacción al mezclar ácidos orgánicos con alcoholes específicos, dando como resultado un material base POE y agua. El agua se elimina, y un paquete de aditivos es añadido al POE para llegar a un lubricante aprobado único. El aceite Polyol Ester es aproximadamente 100 veces más higroscópico que los otros aceites, esto significa que absorbe humedad con mucho más facilidad.

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La tabla N°3 muestra algunas de las alternativas que se utilizan para la elección del aceite en dependencia del tipo de refrigerante a utilizar en el sistema.

Tabla No. 3 Guía de aceites sugeridos

8. Selección del Compresor Una de las actividades más importantes del técnico de servicio es la correcta selección del compresor a utilizar para ello es necesario la identificación del equipo donde se va a realizar el montaje. Recordemos que aplicación del compresor es un dato indispensable para garantizar su vida útil. Para determinar la capacidad del compresor se puede realizar de dos formas: a)

Por comparación: Cuando aún se encuentra el compresor anterior se tomará la placa de características para leer la capacidad del compresor. Ver figura.33

Fig. # 33. Placa característica de un compresor para verificar la marca, el modelo

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b)

Por Cálculo: En caso que el equipo no tenga compresor instalado se procederá a medir las dimensiones del equipo para determinar la capacidad del compresor.

Cálculo de las Dimensiones Volumétricas del Equipo Las dimensiones volumétricas de los equipos frigoríficos normalmente se expresan de la siguiente forma: Pie cúbico (P3), Litro (Lts.), Libras (Lbs) La forma de calcular las dimensiones del equipo son las siguientes : Se realizan las siguientes medidas en el interior del equipo en pie. Altura del equipo, Longitud del equipo, Profundidad del equipo.

Estas medidas se multiplican entre si para determinar el volumen total de dicho equipo. Ejemplo: pie x pie x pie = pie3 Cuando los equipos poseen divisiones interiores estas medidas se realizan de manera individual para cada sección. Obteniendo el volumen total sumando los volúmenes individuales de cada sección.

Selección de las capacidades del Compresor, determinadas las dimensiones volumétricas del equipo.

 

Para Refrigeradoras convencionales Para Refrigeradores de dos temperaturas

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Para equipos NO FROST: a) Con doble puerta horizontal b) Con doble puerta vertical

Para Refrigeradoras convencionales: En estos equipos el flujo de aire frío se da por medio de la gravedad, pueden ser de una puerta o de dos puertas. El área de congelamiento viene cerrada con una puerta interior. La separación de estas áreas no es de pared sólida si no que esta compuesta por una gaveta plástica. Ver tabla N°4

Volumen (pie3)

Capacidad del Compresor (HP) 3 pie3 a 12 pie3 1/8 12 pie3 a 13 pie3 1/6 13 pie3 a 14 pie3 1/5 3 14 pie a más 1/4

Para Refrigeradoras de dos temperaturas: En este tipo de equipos se usan dos evaporadores separados por una pared Sólida. Uno de los evaporadores de congelamiento y el otro es de enfriamiento. O sea que son modelos que vienen diseñados para dos temperaturas. Ver tablas 5. Volumen (pie3)

Capacidad del Compresor (HP) 12 pie3 1/5 3 3 12 pie a 14 pie 1/4 14 pie3 a 16 pie3 1/4 - 1/3 16 pie3 o más 1/3

Tabla N°.5 Selección de compresores Refrigerador de dos temperaturas

Para equipos NO FROST Con doble puerta horizontal: En los equipos de doble puerta horizontal el evaporador puede venir instalado en el espacio superior o en el espacio inferior. Considerando siempre que este viene instalado en el de menor capacidad volumétrica. Ver tabla N°6 Volumen (pie3)

Capacidad del

Compresor (HP) 3

13 pie

1/4

14 pie3 a 15 pie3 15 pie3 o más

1/4 - 1/3 1/3

Tabla N°.6 Selección de compresores Refrigerador No-frost

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Procedimientos para determinar la capacidad del compresor utilizando tablas de selección para refrigeradores. Ver tabla N° 7. Calcular el volumen interno del equipo ya sea un refrigerador de una puerta o 2 puertas se debe:  Se debe pasar el volumen calculado en pie 3 a litros. La medición en litros es fundamental para introducirla a la siguiente tabla.  Auxiliándose de la tabla de compresores EMBRACO para R-12 se seleccionara el tipo de equipo.  Se debe seleccionar la temperatura ambiente de trabajo ya sea 320 ó 430C.  Se ubica un valor aproximado de la capacidad en litros anteriormente calculado en la tabla.  Una vez ubicada la capacidad en litros a la par a la derecha la capacidad frigorífica en BTU y la referencia comercial en HP. Por ejemplo: Calcular la capacidad en BTU y HP de un refrigerador que tiene un volumen de 11 pie3, refrigerado sencillo. 1. PASO Conversión 1 Cu . Ft = 28.32 litros 11 X 28.32 = 311.52 Capacidad litros Volumen X Equivalencia 2. PASO Se ubica en la tabla el tipo de equipo REFRIGERADORAS con temperaturas de evaporación de –200 Ca. –100C. 3. PASO Se selecciona la temperatura ambiente de 32 0 C para ubicarse en esa columna para ubicar la capacidad en litros. 4. PASO La capacidad en litros calculada es de 311 y se busca un valor en la columna de 320C Temperatura ambiente y se encuentra que va de 170 a 340 litros. Dentro del cual se encontrará 311 litros.

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5to. Paso Para una capacidad se encuentran a la derecha 2 modelos de comprensor el PW 4.5 KG con 377 BTU y el EM 40 NR con 420 BTU para ambos su referencia comercial es 1/8 HP. Para seleccionar el compresor cualquiera de los 2 pueden ser utilizados dependerá del criterio personal del técnico y del comercio para conseguir el compresor

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Tabla N°. 7 Selección refrigeradores de baja temperatura

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Tabla N°. 8 Selección congeladores de baja temperatura

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Tabla N°. 9 Selección balcones frigoríficos de baja temperatura

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Tabla N°. 10 Selección enfriadores de líquido de alta temperatura

Ejercicios de Auto evaluación Después del estudio de la unidad II, es necesario que realices los siguientes ejercicios de auto evaluación, lo que permitirá fortalecer tus conocimientos. A continuación se presentan diferentes partes de compresores, identifíquelas con su nombre y diga a que tipo de compresor pertenece. b)

a)

d)

e)

c)

f)

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g)

GLOSARIO Átomo:

cantidad menor de un elemento químico que tiene existencia propia

Analógico: se dice de los instrumentos de medida que operan por el desplazamiento de una aguja sobre una escala de medida establecidas. Devanado:

conformación de vueltas sucesivas con alambre o hilo de cobre

Electrotecnia:

estudio de las aplicaciones técnicas de la electricidad.

Fisiológico: ciencia que tiene por objeto el estudio de las funciones de los seres orgánicos. Fuerza electromotriz: conocido como voltaje eléctrico, fuerza necesaria para impulsar a los electrones en un conductor eléctrico. Monofasico: se dice de la aplicación de motores que operan por la circulación de corriente en una línea de alimentación (línea viva) con respecto al Neutro (tierra)

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BIBLIOGRAFIA

 





Manual de fundamentos de refrigeración domiciliar elaborado en CECNA. Manual de buenas prácticas en refrigeración y uso de sustancias Drop in. Managua Nicaragua 2007 Manual de aire acondicionado y calefacción automotriz. Tom Birch primera edición 1996. Refrigeration and air conditioning. Althouse/turnquinst/brancciono. 1992

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