Compresores Scroll

Los compresores scroll (de espiral) son compresores de desplazamiento positivo que utilizan dos espirales entrelazadas para comprimir el aire. Son conocidos por su operación suave, silenciosa y eficiente.

Principio de Funcionamiento

El compresor scroll utiliza dos espirales idénticas (scrolls):

1. Espiral fija - Permanece estacionaria, montada en la carcasa
2. Espiral móvil (orbitante) - Se mueve en un patrón orbital sin rotar

Vista superior del proceso:

    ┌─────────────────┐
    │   ╭───╮         │
    │  ╭╯   ╰─╮       │  1. Aire entra por
    │  │  ●   │       │     el exterior
    │  ╰─╮   ╭╯       │
    │    ╰───╯        │  2. Bolsas de aire
    └─────────────────┘     se forman

    ┌─────────────────┐
    │    ╭───╮        │
    │   ╭╯ ○ ╰╮       │  3. Bolsas se mueven
    │   │     │       │     hacia el centro
    │   ╰╮   ╭╯       │
    │    ╰───╯        │  4. Volumen decrece
    └─────────────────┘     = compresión

    ┌─────────────────┐
    │     ╭─╮         │
    │    ╭╯●╰╮        │  5. Aire comprimido
    │    ╰───╯        │     sale por el centro
    └─────────────────┘

Ciclo de Compresión

Fase	Descripción
1. Admisión	Aire entra por la periferia de las espirales
2. Sellado	La espiral orbitante crea bolsas de aire selladas
3. Compresión	Bolsas se mueven hacia el centro, reduciendo volumen
4. Descarga	Aire comprimido sale por el puerto central

Compresión Continua

A diferencia de los compresores de pistón, el scroll tiene múltiples bolsas de compresión en diferentes etapas simultáneamente. Esto resulta en un flujo casi continuo con mínimas pulsaciones.

Componentes Principales

    ┌─────────────────────────────────┐
    │         Carcasa superior        │
    │  ┌───────────────────────────┐  │
    │  │     Espiral fija          │  │
    │  │  ┌─────────────────────┐  │  │
    │  │  │  Espiral orbitante  │  │  │
    │  │  │     ┌───────┐       │  │  │
    │  │  │     │Descarga│      │  │  │
    │  │  └─────┴───────┴───────┘  │  │
    │  └───────────────────────────┘  │
    │         Acoplamiento Oldham     │
    │  ┌───────────────────────────┐  │
    │  │      Cigüeñal excéntrico  │  │
    │  └───────────────────────────┘  │
    │            Motor                │
    └─────────────────────────────────┘

Componente	Función
Espiral fija	Montada en carcasa, forma cámara de compresión
Espiral orbitante	Genera movimiento orbital para comprimir
Acoplamiento Oldham	Previene rotación de espiral orbitante
Cigüeñal excéntrico	Genera el movimiento orbital
Rodamientos	Soportan cargas radiales y axiales
Sellos de punta	Sellan entre espirales (tip seals)

Geometría de las Espirales

Las espirales siguen una curva involuta matemáticamente definida:

Parámetro	Descripción
Radio base	Define el tamaño de la espiral
Paso	Distancia entre vueltas
Altura	Determina el desplazamiento
Número de vueltas	Afecta la relación de compresión

Relación de compresión típica: 3:1 a 5:1 (fija, determinada por geometría)

Ventajas

Característica	Descripción
Operación silenciosa	5-15 dB más silencioso que pistón
Flujo suave	Mínimas pulsaciones de aire
Pocas partes móviles	Solo una parte en movimiento orbital
Alta eficiencia	80-85% eficiencia isentrópica
Confiabilidad	Menor desgaste, mayor vida útil
Compacto	Diseño pequeño y ligero
100% ciclo de trabajo	Puede operar continuamente
Bajo mantenimiento	Intervalos de servicio largos
Baja vibración	Sin movimiento reciprocante

Desventajas

Característica	Descripción
Capacidad limitada	Generalmente hasta 15-50 HP por módulo
Presión limitada	Típicamente hasta 145 PSI (10 bar)
Relación fija	No ajustable como tornillo
Control limitado	Principalmente on/off
Sensible a líquidos	No tolera arrastre de líquido
Costo inicial	Mayor que pistón equivalente

Comparación con Otros Compresores

Aspecto	Scroll	Pistón	Tornillo
Ruido	50-65 dB	70-90 dB	60-75 dB
Pulsaciones	Mínimas	Altas	Bajas
Ciclo de trabajo	100%	50-60%	100%
Mantenimiento	Bajo	Medio-Alto	Medio
Eficiencia plena carga	80-85%	70-80%	75-85%
Rango HP	1.5-50	0.5-500+	5-500+
Vibración	Muy baja	Alta	Baja
Partes móviles	1	10+	2

Especificaciones Típicas

Parámetro	Rango Típico
Potencia por módulo	1.5 - 15 HP (1 - 11 kW)
Flujo por módulo	3 - 60 CFM (5 - 100 m³/h)
Presión máxima	145 PSI (10 bar)
Nivel de ruido	50 - 65 dB(A)
Temperatura ambiente	5 - 45°C (41 - 113°F)
Velocidad	2,900 - 3,500 RPM
Relación compresión	3:1 - 5:1
Vida útil espirales	40,000 - 80,000 horas

Origen de la Tecnología

La tecnología scroll fue patentada en 1905 por Léon Creux, pero no fue práctica hasta los años 1970-80 cuando las técnicas de manufactura permitieron la precisión necesaria.

Hoy domina el mercado de:

• Aire acondicionado residencial y comercial
• Refrigeración comercial
• Bombas de calor
• Aire comprimido de pequeña-mediana capacidad