Todos los circuitos frigoríficos llevan de una forma general un compresor o varios compresores.
Todo el tipo de máquina sea compresor, motor etc, en que las piezas en su interior se muevan, tienen que llevar algún tipo de lubricante, para no provocar fricción entre piezas y por tanto su destrucción.
De este modo la presencia de aceite en el compresor es indispensable para garantizar el funcionamiento del circuito frigorífico.
Sin embargo, el aceite utilizado debe responder a las exigencias del Compresor impuestas por la instalación frigorífica.
Una parte del aceite es expulsado por el propio compresor mezclados con el fluido existente en el circuito.
Es importante que no atraviese el evaporador.
Igualmente, la temperatura reinante en el cárter del compresor siendo generalmente superior a la temperatura de condensación, es importante que la viscosidad del aceite utilizado sea suficiente para garantizar la lubricación.
...Otro punto importante es el comportamiento químico del aceite con el refrigerante y con los otros componentes del circuito
Por ejemplo, el aceite o el fluido no tendrían que descomponerse y combinarse para crear sustancias indeseables, tales como ácidos y sedimentos.
Así, los aceites utilizados para las instalaciones frigoríficas son de calidad especial y responden a las características siguientes:
Acción química
El aceite debe ser compatible con los metales y materias sintéticas que componen el circuito frigorífico.
Una prueba practicada en el laboratorio consiste en presentar durante un tiempo suficiente el fluido, el aceite y los diferentes componentes. Medimos enseguida la hinchazón, el reblandecimiento, la contracción, el endurecimiento, la oxidación de los diferentes componentes.
Viscosidad
En condiciones de servicio, debemos tener un espesor de capa lubrificante entre las partes en movimiento del compresor. Esto es garantizado por la viscosidad del aceite.
La viscosidad es determinada por la duración de derrame de una cierta cantidad de aceite a través de un orificio calibrado y a una temperatura dada.
Se expresa en centistokes (cSt) y cada lubrificante está clasificado según su grado de viscosidad ISO(Norma internacional: International Standard Organization)
Hay que tener presente que la viscosidad varía con lubricación por chapoteo la temperatura (disminuye cuando la temperatura (Bitzer) aumenta), y que la variación de viscosidad no es la misma para todos los aceites, de ahí la existencia del índice de viscosidad VI que nos informa sobre el comportamiento del aceite al haber una variación de su temperatura.
Un índice VI de 30 indica una fuerte variación de la viscosidad con la temperatura, mientras que uno de 230 indica una débil variación. Para las máquinas frigoríficas, un índice VI de 100 es muy bueno.
La viscosidad del aceite utilizado en el circuito frigorífico debe estar de acuerdo con las recomendaciones del fabricante del compresor
Punto de goteo
También llamado punto de cuajado o de congelación, es la temperatura más baja a la que el aceite gotea aún cuando es enfriado sin agitación.
En el circuito frigorífico, el punto de goteo del aceite utilizado debe situarse a más de 10 oC por debajo de la temperatura del refrigerante en el evaporador.
Los aceites frigoríficos disponibles actualmente tienen un punto de goteo del orden de -30 a -55 oC.
Punto de floculación
Conocido también por punto de enturbiamiento. Es la temperatura a partir de la cual, bajo el efecto del enfriamiento, la mezcla aceite (10%)- refrigerante (90%) deja depositarse las parafinas, ceras u otras materias.
Evidentemente el aceite utilizado en el circuito frigorífico debe tener un punto de floculación muy por debajo de la temperatura del fluido en el evaporador, si no hay riesgo de atasco en ciertos puntos del circuito frigorífico .
Es evidente que el punto de floculación sólo se aplica a los aceites miscibles con el fluido, en el caso del amoníaco, que no es miscible con el aceite, lo que cuenta es el punto de goteo.
Prueba de Fallex
El ensayo sobre la máquina de bolas. En una máquina de laboratorio, sometemos al aceite a tensiones mecánicas hasta la ruptura de la capa de aceite, lo que permite evaluar la característica lubricante.
Prueba del compresor
Este ensayo, efectuado por el fabricante del compresor, es la prueba concluyente. Un compresor debe funcionar en el circuito frigorífico durante más de 8 meses consecutivos y eso simulando todos los casos de funcionamiento límites que pueden ser encontrados en la realidad. El análisis efectuado después al conjunto de las piezas del compresor permite al fabricante aceptar o rechazar el uso del aceite en cuestión para su máquina.
Tipos de aceites utilizados en refrigeración
Aceites minerales de base nafténica (Suniso 3GS, etc).
Estos aceites son utilizados desde hace tiempo y en buenas condiciones con el R12, el R22 y el R502.
La calidad y la aptitud de estos aceites para funcionar a baja temperatura (por debajo de -25 oC en el evaporador) dependen de la calidad del refinado y del desparafinado que permitirá asegurar un punto de floculación más bajo.
Estos aceites no son miscibles con los HFC (Rl34a, R404A, etc.)
Aceites alquilbencenicos (Zerol 200TD, Zerol 150, Zerieste S68, etc.).
En relación a los aceites minerales, estos aceites presentan el interés de tener una mejor miscibilidad a baja temperatura y son utilizados con el R22 y el R505 en estos tipos de aplicaciones. Estos aceites no son miscibles con los HFC (R134a, R404A, etc.)
Mezclas MA: mineral-alquilbenceno (Shell 22-12, etc).
A petición de ciertos fabricantes de compresores, han sido puestas a punto, mezclas que tienden a adicionar las cualidades de los aceites de base. Obsérvese que, en la práctica, nunca tomamos la iniciativa de cambiar este tipo de aceite sin el acuerdo del fabricante del compresor.
Aceites poliol-ésteres o « ésteres »
(Mobil Artic EAL22CC, ICI Emkarate RL32S, etc.).
Estos aceites tienen buenas características lubricantes y son utilizados en la aviación desde principios de los sesenta. Acaban de ser adaptados para obtener la miscibilidad requerida, un punto de floculación muy bajo y los niveles de viscosidad necesarios para la refrigeración.
Obsérvese que los aceites éster únicamente deben ser utilizados con los fluidos sin cloro, es decir con los HFC (R134a, R404A, R407C, R507, etc.).
Empleo de los aceites frigoríficos
Higroscopicidad o aptitud para absorber el agua contenida en el aire ambiente.
Todos los aceites frigoríficos son higroscópicos, se cargan de humedad en contacto del aire y, una vez en el circuito frigorífico, la humedad se combina con el refrigerante y el aceite para crear ácidos. Los ácidos van a provocar la corrosión del circuito y el encobrado del compresor, dicho de otro modo, la destrucción de la máquina.
Precauciones
Durante las operaciones de mantenimiento, el técnico debe vigilar en disminuir, lo más posible, el tiempo de exposición del aceite con el aire. El compresor o el bidón de aceite no deben permanecer abiertos más de 15 minutos.
El filtro deshidratador o secador usado en el circuito debe ser suficiente para garantizar una humedad en el circuito inferior a 50 ppm.
Carácter detergente de los aceites ( o aptitud para disolver las impurezas).
Para evitar estos inconvenientes, es capital tomar el máximo de precauciones en el montaje de la instalación frigorífica, y evitar sobre todo la creación de carbonilla en el interior de los tubos durante las operaciones de soldadura. Esto puede ser fácilmente obtenido por la circulación de nitrógeno en el tubo durante la ejecución de la soldadura.
Subrayemos también la importancia de filtros en este tipo de circuito.
Solubilidad del aceite
Bajo el efecto de la presión y de la temperatura, el aceite tiende a absorber al refrigerante. Esta absorción produce la caída de la viscosidad
Es el caso, por ejemplo, de un compresor funcionando con R22 con el aceite Mobil.
Si la presión en el cárter es del orden de 6 bares y la temperatura del orden de 10 oC, el diagrama indica una mezcla compuesta de 33% de R22 y 67% de aceite.
La zona superior del diagrama da una viscosidad de la mezcla de unos 4,5 cSt, lo que es insuficiente para lubricar correctamente el compresor.
Si calentamos el cárter con una resistencia eléctrica para obtener una temperatura de 45 oC, comprobamos que el aceite libera una parte del fluido disuelto y que la mezcla se compone ahora de 12% de R22 y de 88% de aceite.
La viscosidad de esta nueva mezcla a 45 oC es de 10 cSt. El compresor puede funcionar sin peligro.
Precauciones:
Es importante mantener la temperatura del aceite en un valor que garantice una viscosidad compatible con las exigencias del compresor; su longevidad depende de ello.
Por regla general, adoptamos de 40 a 50 oC la temperatura del aceite para los compresores de pistón y de 45 a 60 oC para los compresores de tomillo. Pero esto no es más que una indicación, es mejor fiarse de las recomendaciones del fabricante del compresor.
El técnico frigorista no pone nunca en marcha un compressore que este frio.
Enchufa la resistencia de calefacción del cárter y espera por lo menos unas 24 horas antes de arrancar el compresor. Así, está seguro de que el aceite solo contiene una baja cantidad de fluido disuelto
Durante el funcionamiento del compresor la alimentación de la resistencia es inutil ya que con el calor desprendido por el compresor es suficiente.
Miscibilidad
Decimos que el fluido y el aceite son miscibles cuando forman una sola fase líquida en mezcla.
Por ejemplo si mezclamos el agua y la leche obtenemos uno solo líquido miscible, ya que ambos se juntaran y no es posible separarlos.
En el caso del agua y el aceite es precisamente al revés, no los conseguimos mezclar por muchas vueltas que le damos; pues el aceite viene siempre arriba y el agua en el fondo.
Esta propiedad del aceite es muy apreciada en el circuito frigorífico pues es gracias a la miscibilidad que el aceite, saliendo del compresor con los gases de descarga, va a poder dar la vuelta al circuito y volver al mismo. Sin embargo, la miscibilidad no es nunca perfecta; es nula o parcial por debajo de ciertas temperaturas.
El amoníaco y el aceite no son miscibles El aceite que sale con los gases de descarga no vuelve más, se queda en los puntos bajos de los evaporadores y recirculadores de líquido. Es por ello que las instalaciones que utilizan este fluido están equipadas con llaves de purga situadas en los puntos bajos de estos elementos.
Precauciones
A retener que la miscibilidad no es la única condición para mantener un nivel de aceite suficiente en el compresor; también es necesario que el dimensionado de las tuberías sea correcto
Protección del medio ambiente
La reglamentación exige recuperar los aceites usados para procesarlos o destruirlos.
Cuando se recupera, el aceite debe, primeramente, ser desgasificado al vacío para extraer el refrigerante disuelto.
Las empresas especializadas en la recuperación de los aceites industriales proporcionan recipientes adecuados.
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