Compresor LG R1: la historia del nacimiento

Uno de los principales desarrolladores de sistemas de ventilación, calefacción y aire acondicionado, LG, habla del nacimiento del compresor LG R1.

El compresor, que representa aproximadamente el 90% del consumo de electricidad, desempeña un papel crucial en la determinación de la eficiencia y el rendimiento de un acondicionador de aire.

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Por favor, preséntese, su función y su área de responsabilidad en LG.

Me llamo Kim Cheol-hwan y soy desarrollador en L&A Air Conditioning Lab, que forma parte de CTO. Cooperamos con la fábrica de LG en Changwon y apoyamos desde la concepción hasta la plena comercialización: una especie de puente. Me incorporé a este equipo en 2002, y actualmente me encargo de la investigación y el desarrollo de nuestro compresor de desplazamiento. Este es mi segundo proyecto. El primero fue desarrollar un compresor scroll de alta presión para el sistema Multi V.

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¿Cuánto tiempo suele tardar en completarse un proyecto??

Desde la planificación inicial hasta la producción en serie, pueden pasar siete u ocho años. En cuanto al compresor R1, comenzamos a investigar la tecnología en 2010 finalizada en 2014 , solicitamos la patente en 2012, iniciamos la comercialización en 2015 y lanzamos el producto en 2023.

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Háblenos del compresor LG R1.

Los compresores de un sistema de aire acondicionado deben ser muy eficientes energéticamente y poco ruidosos. El LG R1 combina las características de los compresores scroll y rotativos para cumplir estos dos objetivos.

El eje debe pasar por el centro del elemento de compresión para garantizar un flujo de aceite óptimo en zonas críticas con un alto coeficiente de fricción. Para ello, LG ha desarrollado el primer diseño de espiral híbrido del mundo con un eje pasante que no sólo suministra la presión necesaria incluso cuando el eje está atravesado, sino que también garantiza la integridad estructural de la forma de la espiral.

La espiral híbrida está formada por veinte arcos de forma diferente y permite comprimir el refrigerante en forma elíptica, evitando así que el eje pase por el centro del compresor. Al final del ciclo de compresión, la pendiente se incrementa para permitir que el refrigerante alcance la presión requerida más rápidamente, así como para aumentar la fiabilidad del núcleo, duplicando el grosor del aislamiento alrededor del núcleo. LG patentó esta tecnología en Corea y Estados Unidos.

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Así, el nuevo compresor ha combinado las ventajas de su predecesor scroll y rotativo. ¿Cómo se le ocurrió una idea tan innovadora??

El desarrollo del compresor R1 comenzó con la idea de mantener la eficiencia de un compresor scroll utilizando el precio competitivo de un compresor rotativo, así como su capacidad de suministro de aceite y su diseño simple.

Me gusta utilizar una analogía con un camión para explicar cómo el R1 es mejor en eficiencia que los modelos de compresores anteriores. Mientras que antes se utilizaba un camión de 10 toneladas para cargas de una tonelada, ahora se puede utilizar un camión de una tonelada para cargas de una tonelada y un camión de 10 toneladas para cargas de diez toneladas. Parece razonable tener un compresor que pueda ajustar la capacidad según las condiciones de carga. Esto es exactamente lo que hace que el compresor R1.

El compresor R1 de LG es el primero que combina eficazmente el «método de compresión» del compresor scroll y el «diseño del mecanismo» del compresor rotativo, eliminando las desventajas e imperfecciones de cada tipo.

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¿Cuáles fueron los principales retos que encontraron durante el desarrollo y cómo los superaron??

• El primer reto: encontrar la relación correcta entre la fuerza del gas y la fuerza de reacción del rodamiento – posicionar el eje dentro del elemento de compresión a través de resolver el problema fundamental del compresor scroll. Sin embargo, tras situar el eje en el centro de la zona de compresión, comprobamos que no había suficiente espacio para la compresión, lo que se traducía en una menor eficacia y fiabilidad. La falta de solidez del diseño también es evidente. Me he dado cuenta de que con la actual forma de espiral convencional, la disposición de «eje a través» no es posible. Después de discutir las posibles soluciones al problema con el equipo del proyecto, se nos ocurrió una nueva forma de compresor scroll que comprime el refrigerante en forma elíptica durante la rotación alrededor del eje. Fue entonces cuando surgió una de las mejores características del compresor R1: la primera forma de scroll híbrida del mundo con un eje pasante. Después, empezamos a investigar en profundidad cómo hacer realidad este diseño.

• La segunda dificultad era que el eje se doblaba a altas presiones de descarga. Nos encontramos con esto al tratar de entender cómo hacer un compresor scroll con eje pasante y elemento de compresión superior. Incluso se suspendió temporalmente el proyecto al no encontrar una solución. Nos encontrábamos en una encrucijada en la que nuestra investigación podía detenerse por completo. Por suerte, LG Electronics tiene un excelente programa de apoyo para ayudar a los investigadores en un momento en que están al borde del fracaso. Este inestimable apoyo nos ha permitido atraer más financiación para la investigación y, tras una reorganización del equipo, hemos podido desarrollar un diseño en espiral con un elemento de compresión inferior que era capaz de mantener el eje a una alta presión de salida.

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¿Puede hablarnos brevemente de las principales características del compresor R1 y de las ventajas que ofrece a los clientes?.

Hoy en día se observa una tendencia hacia normas de eficiencia energética anuales más estrictas para el aire acondicionado. Por lo tanto, para mejorar la eficiencia energética, es importante reducir las pérdidas de energía durante el funcionamiento a baja carga. Una de las mayores ventajas del compresor R1 es su capacidad de ampliar su rango de trabajo variable para minimizar las posibles pérdidas de energía. Permite a los consumidores ahorrar en costes energéticos anuales y disfrutar de un entorno doméstico más silencioso gracias al bajo nivel de ruido y las mínimas vibraciones del compresor. Y su capacidad para funcionar a altas velocidades mejora la eficacia del calentamiento a bajas temperaturas.

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En qué productos utilizará el compresor R1?

Utilizaremos R1 en productos que van desde las bombas de calor aire-agua AWHP hasta los sistemas de refrigeración. Un equipo de aire acondicionado equipado con un compresor scroll con elemento de compresión inferior puede utilizar la tecnología de inyección de refrigerante, lo que facilita el control y el ajuste de la temperatura. Los puntos fuertes del compresor R1 destacarán en los sistemas AWHP destinados a los principales mercados europeos. En Europa, el segmento de las calderas se orienta progresivamente hacia los sistemas de producción de calor y electricidad AWHP , debido a la tendencia general de respeto al medio ambiente y a la eficiencia energética.

La capacidad del compresor R1 para funcionar a una alta relación de presión lo hace también ideal para aplicaciones de refrigeración en las que se requieren temperaturas de hasta -45 ˚C. En estos casos, se suelen utilizar dos compresores scroll conectados en serie. Sin embargo, ahora es suficiente con utilizar un solo compresor R1.

– Qué impacto tendrá el compresor R1 en el sector de la climatización y otras industrias manufactureras?

Ampliaremos el alcance del compresor R1 a todo el sector de la climatización. Intentaremos utilizar nuestra avanzada tecnología en otras industrias en el futuro. En este momento, todavía estamos explorando y estudiando futuras implementaciones.

– ¿Puede predecir el futuro del mercado de la climatización??

El sector de la ventilación, la calefacción y el aire acondicionado ha visto aumentar la demanda de aire acondicionado en los últimos años debido al desarrollo económico y al aumento de las temperaturas en algunas partes del mundo. Como resultado, el consumo de energía ha aumentado y sigue creciendo. Este aumento ha influido en el endurecimiento de la normativa relativa a la eficiencia energética de los aparatos de aire acondicionado.

Europa ya ha endurecido su Directiva de Productos de Consumo Energético ErP : de la clase A refrigeración 5,1/calefacción 3,4 en 2013 a la A+ 5,6/4,0 en 2015, luego a la A++ 6,1/4,6 en 2023 y a la A+++ 8,5/5,1 en 2023.

Para cumplir con estas normas en todo momento, tuvimos que desarrollar un acondicionador de aire respetuoso con el medio ambiente que ofrece una alta eficiencia y utiliza un refrigerante de bajo potencial de calentamiento global GWP . No creemos que la normativa vaya a aumentar demasiado en breve.

Pero los nuevos líderes del sector de la calefacción, la ventilación y el aire acondicionado procederán de empresas que desarrollen tecnologías innovadoras centradas en la eficiencia y el respeto al medio ambiente.