Secretos para la lubricación de compresores de refrigeración

29 de diciembre de 2017

Wes Cash, Noria Corporation. Traducido por Gustavo Huicochea Hernández, Noria Latín América

Los compresores son componentes muy sensibles que deben lubricarse adecuadamente para que puedan alcanzar una larga vida útil. El lubricante no solo debe poder lubricar todas las piezas dentro del compresor, sino también manejar el refrigerante con el que está en contacto (en el caso de los compresores de refrigeración y aire acondicionado). Algunos lubricantes funcionan mejor con ciertos refrigerantes, y esto debe ser balanceado con las necesidades del compresor con el fin de seleccionar el aceite básico y aditivos con las propiedades adecuadas. Al comprender cómo se comportan los lubricantes con los refrigerantes, así como los requisitos de lubricación, puede asegurarse que sus compresores funcionen de la manera más eficiente y efectiva posible.

image0011 Secretos para la lubricación de compresores de refrigeración¿Cómo funcionan los compresores?

La función de un compresor es bastante simple. Un gas ingresa al compresor a baja presión, donde se comprime, saliendo a una presión más alta. Hay varios subproductos de esta compresión, siendo los más comunes el calor y la humedad. Estos subproductos son muy perjudiciales no solo para la salud de la máquina sino también para la salud del lubricante.

Si bien los compresores se pueden utilizar en una serie de aplicaciones diferentes, este artículo se centrará en los compresores de sistemas de refrigeración o calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC, por las siglas en inglés). Dentro de estas aplicaciones, el sistema del refrigerante normalmente está sellado y en circuito cerrado. La mayoría de estos sistemas requieren que el circuito sea puesto en vacío antes de cargarse con el refrigerante. Al llevar estas líneas hacia un vacío profundo, la humedad dentro de las líneas se evapora y elimina, manteniendo el sistema lo más seco posible. Esto ayuda a reducir la cantidad de agua que se produce como resultado del proceso de compresión.

Tipos de compresores

Como con la mayoría de las máquinas, los compresores vienen en una variedad de tipos basados ​​en la aplicación. Generalmente, el refrigerante o el volumen requerido de capacidad de enfriamiento determinará el tipo de compresor que se necesita. Hay tres tipos principales de compresores usados ​​con refrigerantes: reciprocante, rotativo y centrífugo.

Los compresores alternativos o reciprocantes funcionan de manera similar a un motor de automóvil. Un pistón se desliza hacia arriba y hacia abajo en un cilindro, atrae y comprime el refrigerante que está a baja presión, entregándolo a una presión más alta. Con frecuencia, los compresores reciprocantes son sistemas de etapas múltiples, lo que significa que la descarga de un cilindro conducirá a la entrada del siguiente cilindro. Esto permite más compresión que una sola etapa. Estos compresores tienen muchas partes lubricadas, como cilindros, válvulas y cojinetes.

Los compresores rotativos normalmente usan un conjunto de tornillos o paletas para aspirar el gas y comprimirlo en la cámara de compresión. Esto podría ser comparado con la función de una bomba de paletas. Al igual que los compresores reciprocantes, estos sistemas tienen una variedad de componentes lubricados, incluidos cilindros, válvulas y cojinetes.

Los compresores centrífugos utilizan el movimiento de rotación para hacer girar una serie de impulsores que proporcionarán la acción de compresión. Estos sistemas a menudo giran a varios miles de revoluciones por minuto. El lubricante debe tener la suficiente baja viscosidad para lubricar adecuadamente a estas velocidades, pero también la suficiente alta viscosidad como para manejar la contaminación que por calor y refrigerante pueda ocurrir.

En todos estos compresores, el aceite básico del lubricante, los aditivos y el grado de viscosidad deben seleccionarse cuidadosamente. La compatibilidad con el refrigerante que se comprime es quizás el factor más importante para elegir un aceite básico, ya que no todos los lubricantes pueden manejar este tipo de contaminación. El paquete de aditivos generalmente debe tener algunas propiedades antidesgaste y demulsibilidad, esto último en caso de contaminación con humedad. La viscosidad variará según la carga, la velocidad y la temperatura a las que funcionará el compresor.

Entendiendo la refrigeración

La refrigeración ha revolucionado muchas industrias. Casi todas las plantas utilizan algún tipo de refrigeración, ya sea para ayudar a eliminar el calor o simplemente para la comodidad de los empleados. El funcionamiento del ciclo de enfriamiento es bastante simple. Implica la ley de los gases ideales y cómo los gases experimentan un cambio en la temperatura cuando están sujetos a un cambio en la presión. El compresor actúa como una bomba para hacer circular el refrigerante. El refrigerante sale del compresor como un gas a alta presión y pasa a un condensador donde se condensa en un líquido, que luego fluirá a través de un tubo hasta que llegue a un dispositivo de medición. El dispositivo de medición a menudo se denomina válvula, pistón u orificio de expansión térmica. Básicamente, bloquea la abertura en la línea y causa una gran caída de presión en el lado posterior. A medida que la presión disminuye, también lo hace la temperatura del refrigerante.

Inmediatamente después del dispositivo de medición está el evaporador. Aquí es donde ocurre la transferencia de calor. El calor en el aire es absorbido por el refrigerante en el evaporador y luego transportado de regreso al condensador, donde es removido. El compresor es lo que causa este movimiento.

Tal vez haya escuchado la expresión de que los acondicionadores de aire o los refrigeradores no enfrían, sino que mueven el calor. Así es exactamente cómo funciona el ciclo. El calor se transfiere del área donde no es deseado hacia una zona donde puede ser liberado. Puede experimentar este efecto en un caluroso día de verano; si inspecciona la parte exterior (condensador) de una unidad de aire acondicionado, encontrará que el aire que sale de la parte superior del condensador estará más caliente que el aire del ambiente.

Tipos de refrigerantes

Los refrigerantes deben ser capaces de absorber y transferir calor. Hay varios tipos de refrigerantes que se seleccionan en función de la temperatura deseada. Los refrigerantes deben poder cambiar fácilmente de estado líquido a gaseoso. Este cambio de estado es lo que permite la caída repentina de temperatura después de moverse a través del dispositivo de medición. Dependiendo del refrigerante utilizado, puede lograrse una refrigeración a muy baja temperatura o simplemente una capacidad de enfriamiento básica.

Quizás los tipos más destacados de refrigerantes son los a base de hidrocarburos. Estos son similares a los que compraría para su casa o automóvil. A menudo se les nombran R-22, R-134a, etc. El amoníaco es otro refrigerante común que se emplea principalmente en instalaciones industriales. Tiene un buen desempeño y puede alcanzar temperaturas bajas para enfriar o congelar. Hay docenas de distintos refrigerantes compuestos de clorofluorocarbonos (CFC), CFC que contienen hidrógeno (HCFC), y compuestos de carbono, hidrógeno y flúor (HFC), así como combinaciones de cada uno de ellos.

Lubricantes para compresores

Los lubricantes realizan varias funciones en un sistema de compresión. Por supuesto, deben poder lubricar la máquina. En algunos sistemas, se requiere que el lubricante actúe como un fluido de enfriamiento y también como sellador. Es por eso por lo que es importante seleccionar el lubricante adecuado para su compresor. En caso de duda, verifique con el fabricante del equipo qué aceite es correcto para el sistema.

Los lubricantes para compresores a menudo son una mezcla especializada de aditivos y aceites básicos con el fin de proporcionar las propiedades de lubricación necesarias y al mismo tiempo ser compatibles con el refrigerante. Cualquier incompatibilidad del aceite básico y el refrigerante podría tener resultados desastrosos para el compresor.

La mayoría de los lubricantes para compresores son sintéticos. Esto les permite tener una vida útil más larga y manejar la exigencia del sistema de mejor forma que los aceites minerales. La mayoría de los acondicionadores de aire domésticos ahora usan una mezcla refrigerante conocido como R-410a. Se emplea un aceite básico tipo polioléster (POE) para ayudar a lubricar el sistema, y que también puede separarse del refrigerante.

Aunque la compatibilidad entre el refrigerante y el lubricante es quizás el problema más apremiante en términos de lubricación, también existen muchos otros. Por ejemplo, la contaminación por humedad puede ser muy perjudicial para algunos aceites básicos sintéticos que son hidrolíticamente inestables. La humedad reacciona con el aceite básico para formar ácidos, cambiar la viscosidad y perjudicar las propiedades lubricantes del aceite. Esto puede provocar una falla prematura del compresor y una refrigeración inadecuada del sistema.

Los problemas de lubricante son comunes en cualquier sistema. Una forma de evitar problemas con los gases que se comprimen es simplemente eliminar el lubricante de la ecuación. Esta es una práctica frecuente con los compresores “secos”, cada vez más utilizados. “Seco” se refiere a la falta de aceite en la cámara de compresión. Si no hay lubricante en la cámara de compresión, es mucho menos probable que se mezcle con el refrigerante y cause problemas. Sin embargo, en compresores húmedos o inundados, el aceite está presente en la cámara de compresión y se mezcla íntimamente con el refrigerante. En estos sistemas, la compatibilidad del lubricante con el refrigerante es primordial.

La historia de la refrigeración

El proceso de refrigeración se remonta a mediados de 1700 cuando se realizaron experimentos sobre cómo se podría producir hielo. La tecnología se perfeccionó en el siglo XIX y nació la refrigeración moderna. Esto facilitó enfriar o congelar líquidos y alimentos, lo que permitió conservarlos por más tiempo. Con alguna adaptación, estos pequeños sistemas de refrigeración pudieron usarse para refrigerar habitaciones en hospitales y hogares para ayudar a los enfermos a sentirse más cómodos. Esto también tuvo un gran impacto en las compañías de alimentos y bebidas, que anteriormente habían confiado en toneladas de hielo para proporcionar la misma función de enfriamiento.

Muchos compresores grandes utilizan un sistema de lubricación forzada, que cuenta con un depósito de aceite, una bomba y tuberías. La bomba impulsa el aceite a través de la tubería y hacia dentro del compresor, donde lubrica y enfría para luego regresar al depósito. Estos sistemas permiten filtrar, enfriar y separar gases y agua del aceite mientras está en servicio.

Los compresores más pequeños son típicamente lubricados por un sistema donde el compresor mantiene el aceite almacenado en un depósito y este se encuentra completamente sellado. Siempre que se limpie y selle antes de ponerse en uso, este tipo de sistema tiene una baja probabilidad de falla por lubricación. La mayoría de las veces estos sistemas funcionarán durante años sin necesidad de un cambio de aceite. El aceite se mantiene en el compresor para lubricarlo, pero parte de él fluirá a través de las líneas del refrigerante. En ciertos casos, se debe emplear una trampa de aceite o eliminador de aceite para evitar que se obstruyan las líneas y disminuya la capacidad de enfriamiento del sistema.

image002 Secretos para la lubricación de compresores de refrigeraciónMuestreo de aceite

En las plantas industriales, los compresores tienden a estar entre las máquinas más críticas. Por lo tanto, es importante obtener muestras de aceite periódicamente para verificar la salud del lubricante y la máquina. Entre las pruebas de análisis de lubricantes realizadas a estos fluidos se incluyen el análisis de elementos metálicos, pruebas de viscosidad y el análisis de partículas de desgaste. La viscosidad debe controlarse porque la dilución del refrigerante puede provocar su disminución y un aumento en el desgaste de la máquina.

En algunos casos, las muestras de aceite deben desgasificarse antes de que puedan enviarse al laboratorio o analizarse. Dado que el gas se expande con la temperatura, puede provocar un aumento de presión en la botella de muestra, lo que provoca una fuga o la erupción del aceite al abrir la botella. Aunque se pueden usar tapas que alivian la presión, recuerde que cada vez que abre la botella, la expone a la contaminación, lo que puede afectar los resultados del conteo de partículas.

Con el cuidado y la atención adecuados, los compresores de sus sistemas de refrigeración pueden proporcionar años de servicio sin problemas. Al cambiar el aceite en estos sistemas, tenga en cuenta que debe ser compatible con el refrigerante y el fluido utilizado anteriormente en el sistema. Finalmente, trate de mantener cada compresor sellado, limpio, fresco y seco. Si puede lograr esto, se mantendrá fresco incluso cuando el exterior esté caliente.

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