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Tecnología del Scroll

El concepto del Scroll fue originalmente patentado en la última década del Siglo IX. Fueron muchos los años transcurridos para perfeccionar la tecnología del Scroll con el fin de cumplir con los rigurosos estándares incorporados al climatuff.

El concepto del Scroll fue originalmente patentado en la última década del Siglo IX. Fueron muchos los años transcurridos para perfeccionar la tecnología del Scroll con el fin de cumplir con los rigurosos estándares incorporados al climatuff.

Material proporcionado por TRANE

 

El compresor Climatuff Scroll comprende un enfoque diferente acerca de la compresión. En lugar de una cámara fija que utiliza un pistón o rodillo para modificar el volumen, el compresor Scroll utiliza una bolsa móvil producida por el movimiento orbital de las dos espirales descritas en el diagrama.

Funcionamiento del Scroll
La compresión y descarga del Scroll son suaves y continuas durante su completa rotación de 540 grados.

Entrada de gas frío – Baja presión.La compresión en el Scroll se crea por la interacción de una espiral orbital y una espiral estacionaria. El gas entra por la abertura exterior mientras que orbita una de las espirales. Gas intermedio más caliente – Presión media.El pasaje abierto se sella al verse el gas inducido dentro de la espiral. Descarga de gases calientes – Alta presión.Conforme continúa orbitando la espiral, el gas es comprimido dentro de una bolsa cada vez más pequeña. Al llegar el gas al puerto central, se habrá alcanzado la presión de descarga. Todas las etapas funcionando con movimientos simultáneos. En realidad, durante la operación, los seis movimientos de gas se encuentran en diversas etapas de compresión en todo momento, lo que produce succión y descargas casi continuas.

La calidad de este compresor significa que ha sido construido para satisfacer nuestras especificaciones. La nueva tecnología del scroll cumple con las cualidades del compresor, con los criterios de diseño, las pruebas de confiabilidad, las pruebas de aplicación y las pruebas de aseguramiento de la producción, todas ellas destacadas en este reporte. Todo lo anterior significa que comprobamos la confiabilidad y la durabilidad en los laboratorios y no durante las aplicaciones de nuestros clientes. La filosofía de excelencia del compresor Climatuff se ve continuada con este diseño Scroll.

Conformación del Scroll

De manera similar al resistente y altamente exitoso compresor Scroll 3-D comercial, presentado en 1988, el compresor Scroll ofrece un método novedoso denominado «Conformación”, que garantiza un ajuste perfecto de la bolsa de compresión. La espiral orbitante se auto-ajusta y se desplaza radialmente hacia adentro y hacia afuera siguiendo precisamente la geometría de las espirales; la espiral fija se mueve verticalmente para mantener el contacto óptimo de los bordes guía. Esta capacidad de movimiento doble es la clave para lograr los beneficios completos de este compresor.

La conformación radial del compresor sella la compresión de forma similar a como lo hace el anillo del pistón reciprocante de este compresor en su carrera ascendente. Se utiliza un buje innovador sostenido por la fuerza centrífuga para guiar la espiral orbitante hacia la espiral fija, minimizando así la fuga de gas entre las paredes de las espirales.

La conformación axial Scroll del compresor complementa la conformación radial sellando los bordes guía por la presión controlada de las fuerzas en equilibrio, con el fin de minimizar los espacios entre los bordes guía de las espirales y la base de acoplamiento del Scroll.

BENEFICIOS de la conformación del Climatuff Scroll

Los beneficios de la conformación del Climatuff Scroll son: eficiencia máxima, durabilidad comprobada, facilidad de arranque durante una baja de voltaje y operación silenciosa.

La conformación del compresor aumenta la eficiencia mediante la compresión continua del gas refrigerante en cada rotación con un mínimo de fuga. El bajo índice de fuga se obtiene por el «robo de eficiencia» con la mínima fricción resultante de la estrecha tolerancia de fabricación de los compresores.

La durabilidad ha sido mejorada porque la conformación desempeña un papel preponderante en la capacidad del compresor para manejar cantidades razonables de líquido y de contaminación del sistema. Al detectar la presencia de refrigerante líquido o residuos, los costados y los bordes guía se separan permitiendo el paso de las partículas sin dañar las espirales del Scroll. Los contaminantes desechados a través de las espirales se atrapan en los filtros deshidratadores del sistema.

La conformación del Climatuff Scroll permite la separación de los costados y los bordes guía al ciclarse el compresor a apagado descargando el gas de su estado de alta presión. Esto permite la facilidad de arranque durante una baja de voltaje. Por consiguiente, no se requiere de juegos (kits) de arranque forzado en sistemas no-equilibrados.

La operación silenciosa se obtiene gracias a la suave y continúa compresión, con poca vibración, debido al movimiento orbitante. La conformación del Climatuff Scroll brinda los estándares de calidad esperados por el corporativo y exigidos por el público.

Capacidad de esfuerzo del compresor

El Scroll del Climatuff incorpora dos rodamientos permanentemente lubricados, impregnados de teflón, para asegurar la durabilidad del rodamiento aún cuando el aceite del colector del cárter haya sido arrastrado por alguna inundación o por algún arranque «en seco» tras un período extenso de paro. Además, para obtener una excelente lubricación y un retorno de aceite de línea de gran longitud también utiliza aceite mineral transparente, similar al del compresor reciprocante.

De forma similar a los compresores reciprocantes, se utiliza una bomba de aceite de presión positiva con el fin de suministrar aceite rápidamente a los rodamientos y a los bordes guía del Scroll para asegurar larga vida y realzar el sellado de la presión. Obsérvese los álabes recolectores de aceite que se encuentran en la base del cigüeñal del compresor.

Carcasa superior con TOD (Disco de Operación Térmica) y desvío del gas. El TOD es un dispositivo suplementario que protege los bordes guía del scroll y el embobinado del motor contra daños por alta temperatura/presión.

Cuando la temperatura de descarga excede los 3000 F, el dispositivo TOD provoca el flujo de gas caliente a través del tubo de desvío por sobre el protector interno de sobrecarga (IOL). Este dispositivo de seguridad IOL corta la energía que va hacia el motor, evitando los posibles daños provocados por las temperaturas de descarga excesivas.

El área de alta presión muestra el Silenciador, la Válvula Interna de Alivio de Presión (lPR) y la Placa Deflectora de Temperatura.

Los lados de presión alta/baja están separados por una superficie mínima para maximizar la eficiencia. El volumen pequeño del lado de alta de la tapa superior actúa como amortiguador para reducir las pulsaciones de gas.

Características adicionales de diseño

El acoplamiento de la órbita conecta los dos Scrolls orbitantes, proporcionando una operación suave y silenciosa.

El del Climatuff Scroll está diseñado para un funcionamiento excepcionalmente silencioso. La compresión continua reduce las pulsaciones de gas. Los contrapesos balanceados del rotor reducen la vibración; los mecanismos de paro eliminan el ruido y la vibración de dichos paros y, como consecuencia, también la necesidad de resortes internos.

También se utilizan aisladores de hule para asegurar que ninguna vibración se transmita al sistema. El ensamble de cigüeñal/rotor del Scroll Climatuff utiliza contrapesos para reducir las vibraciones y las cargas asociadas a los rodamientos. También se utiliza un deflector de aceite para separar el aceite del cigüeñal y rotor en rotación, con el fin de reducir la formación de espuma de aceite para mayor eficiencia y lubricación.

En todos los Climatuff Scroll se utiliza un nuevo método de conexión de alambres eléctricos. Este «enchufe terminal» conecta positivamente con la placa de terminales sin utilizar conexiones individuales de horquilla. Esto asegura el cableado adecuado, asegura la firmeza de las conexiones (no existe sobrecalentamiento asociado) y sella la caja de terminales contra humedad y corrosión.

Tensiones Térmicas

Los compresores de este tipo poseen un sistema de protección de aplicación especial que utiliza dos componentes integrados: el dispositivo interno de sobrecarga (lOL) y la válvula interna de alivio de presión (lPR). Debido a que estos compresores se utilizan tanto en bombas de calor como en unidades de enfriamiento, Trane ha diseñado el sistema de protección para las altas temperaturas y para los esfuerzos derivados de la operación de las bombas de calor. La aplicación del sistema de protección está diseñada para permitir la operación bajo condiciones normales y para evitar daños al compresor bajo condiciones anormales.

El sistema de protección de los compresores de esta marca es inviolable dado que ambos componentes se localizan dentro de la carcasa del compresor. EI IOL está montado directamente en el devanado del motor para poder sensar la temperatura del motor sin el efecto de enfriamiento provocado por la entrada de gas o líquido.

El IOL se disparará cancelando la operación del compresor ante cualquier combinación de temperatura y corriente que exceda las tolerancias del devanado del motor, ni aunque la temperatura o la corriente, por sí solas, fueran lo suficientemente altas para disparar el IOL. Esta aplicación ofrece un alto margen de confiabilidad.

La válvula IPR está montada muy próxima al IOL. Si la presión diferencial entre los lados de descarga y succión excediera los 400-500 psi, la válvula se abrirá conduciendo el gas caliente de descarga sobre el IOL. El gas caliente, más la elevación de la corriente del compresor, ocasionarán la apertura del IOL, apagando el compresor. Con la válvula IPR, la presión alta se ve aliviada instantáneamente dentro de la carcasa del compresor, en donde no existe posibilidad alguna de sufrir pérdida de refrigerante.

Además, complementa la IPR con conformación axial y radial y un TOD para eliminar los esfuerzos por alta presión y para protección contra problemas de retorno de aceite por presión de succión baja.

Tensiones Eléctricas

Al estar el compresor en operación, puede producirse un leve movimiento del embobinado del motor creado por el flujo magnético entre los alambres.

Esta flexión provoca frotamiento entre los alambres adyacentes, pudiendo afectar su aislamiento. Los alambres descubiertos pueden provocar cortos entre devanados que ocasionarán fallas en el motor. Las fuerzas magnéticas y la flexión aumentan con la corriente, siendo excepcionalmente severas durante el arranque.

La erosión del aislamiento del embobinado del motor se controla a través de dos métodos:
1. La flexión del embobinado del motor se minimiza especificando un sistema de recubrimiento de barniz epóxico que une los alambres y los haces de alambres.
2. Se logra la resistencia a la abrasión aplicando una doble capa de recubrimiento basado en «imida» un material de la era espacial.

Aún siendo tan bueno este sistema de unión, los motores de Trane están diseñados para soportar una prueba tortuosa de picos eléctricos durante la cual se aplica al estétor una señal de 5800 voltios. No sólo aparecen los defectos obvios, sino también se detectan variaciones menores en el grosor del material aislante del embobinado.

Tensiones Químicas

Los compresores utilizan un aceite refrigerante transparente altamente refinado con aditivos especiales para obtener estabilidad en temperaturas altas y bajas, además de estabilidad en presión alta. El aceite tiene un poder lubricante superior en un amplio rango de temperaturas.

La solubilidad del refrigerante en esta mezcla de aceite transparente es menor que en aceites pálidos utilizados por otros fabricantes. La baja solubilidad  minimiza la violenta formación de espuma de aceite durante el arranque. Esto reduce la pérdida de aceite y establece el rápido flujo de aceite hacia los rodamientos.

Algunos de los aceites refrigerantes pálidos utilizados en la industria tienden a carbonizarse en las válvulas, a altas temperaturas. Esta acción carbonizadora conduce a pérdidas de eficiencia y capacidad que se reflejarán al propietario en el aumento de los recibos por el consumo de energía eléctrica. Eventualmente la carbonización puede producir fallas en el compresor al no poder la válvula asentarse en su base debido a la acumulación de carbón. El aditivo del aceite para altas temperaturas, ayuda a prevenir la carbonización.

Beneficios para servicio

Además de ser sumamente eficientes y confiables, los compresores también ofrecen beneficios respecto a las labores de servicio.

Todos los compresores de la marca llevan conectores mecánicos RotoLock altamente confiables. Estos conectores facilitan las labores de servicio y de reemplazo porque no requieren de soldadura ni de cortes. Eliminan los riesgos de seguridad que se presentan al desoldar un compresor con soplete. Además de facilitar su conexión y sus aspectos de seguridad, las conexiones Rotolock minimizan la entrada de contaminantes, tales como pequeños fragmentos de cobre, restos de soldadura y otros materiales extraños, debido a que no requieren soldadura.

Todos los compresores Climatuff incluyen una asa de levantamiento soldada a la carcasa para facilitar el levantamiento del compresor. Los ingenieros de compresores de la marca originalmente desarrollaron un juego de pruebas de acidez de un solo uso para verificar los niveles peligrosos de acidez en el sistema. Tomando una muestra de aceite del puerto de succión de un compresor averiado, el técnico podrá determinar la necesidad de instalar una línea de succión deshidratadora.

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Comentarios

1 comentario en “Tecnología del Scroll

  1. alejandro sanchez dominguez dice:

    este tipo de informasion es muy util para comprender el funcionaqmiento de los compresores trane climatuff scroll y los nuevos scroll,podrian amplir mas informacion de estos compresores.
    gracias.

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