Aceites Lubricantes para Refrigeración

En muchas ocasiones los aceites lubricantes para la refrigeración se toman menos en consideración que otras partes del equipo de refrigeración o el refrigerante mismo, a pesar de que son de gran importancia para su operación adecuada.

Ing. David Garza Castaño

Entre las funciones de los aceites lubricantes están las de disminuir la fricción y el desgaste en la operación del compresor, pero también están otras que comúnmente no se tienen presentes como son, por ejemplo, remover el calor producido por el trabajo del compresor. Por ello, deben tener alta conductividad térmica y ser estables a las temperaturas de operación máximas y mínimas, formar un sello cuando no está operando el compresor (en esta condición no deberá fluir libremente), amortiguar el ruido producido por la operación del compresor (relacionado con las propiedades reológicas) y dado que frecuentemente circula dentro del conjunto motor eléctrico-compresor debe ser altamente dieléctrico para actuar como aislante eléctrico.

Además de cumplirse estas funciones en el compresor, también deben ser miscibles con el refrigerante sin producir ninguna reacción química que modifique al refrigerante o al aceite lubricante. Además de todo, es necesario tener una temperatura de congelación mucho más baja que la del evaporador, puesto que la mezcla pasará por él.

Aceites lubricantes para refrigeraciónEn resumen, un aceite lubricante debe cumplir con las propiedades térmicas, reológicas y químicas que no cualquier sustancia puede ofrecer, de hecho debemos tener presente que no existe un aceite lubricante que sea ideal y cumpla al 100% con todos los requisitos, por lo que cuando se habla de un aceite especial por su resistencia térmica se refiere a que éste cumple especialmente con esa característica.

Aceites
Los aceites lubricantes utilizados en refrigeración son de origen mineral (derivados del petróleo) y de origen sintético (elaborados mediante reacciones químicas).

Los aceites lubricantes minerales se pueden clasificar dependiendo de su familia principal de compuestos químicos en:

• Parafínicos
• Nafténicos
• Aromáticos

Los de la familia de los nafténicos son los más utilizados en refrigeración debido principalmente, a que forman una menor cantidad de ceras y tienen un excelente comportamiento dieléctrico. La manera de saber que un aceite pertenece a esta familia, es por medio de un análisis que se llama PONA, (significa parafínicos, nafténicos y aromáticos).

El proceso de elaboración de un aceite lubricante de origen mineral inicia por la destilación primaria del petróleo crudo y pasa por múltiples procesos de purificación donde se eliminan muchos compuestos químicos no deseados.

Es importante eliminar los compuestos químicos que forman las ceras, pues si se presentan dentro de un sistema de refrigeración en las zonas de bajas temperaturas se solidifican y forman tapones en el sistema de refrigeración evitando el paso del refrigerante y la buena operación del sistema.

Los de la familia de las parafínicos no se utilizan en los sistemas de refrigeración porque forman ceras que pueden obstruir al evaporador y los de la familia de los aromáticos se emplean muy poco porque son menos estables y más reactivos, lo que reduce su viscosidad. Los aceites lubricantes de estas familias se utilizan en otras áreas industriales como la automotriz.

Los aceites lubricantes sintéticos tienen algunas ventajas sobre los aceites minerales, una de las mayores es que están formados por un sólo compuesto químico con propiedades definidas, mientras que los aceites lubricante minerales están formados por una mezcla de compuestos químicos, donde cada constituyente tiene propiedades que no siempre se favorecen entre ellas.

Otras ventajas de los aceites lubricantes sintéticos son:

• Totalmente libres de ceras
• Más bajas temperaturas de congelación
• Mayor estabilidad química y térmica
• Miscibilidad con los refrigerantes de nueva generación

Aún con estas ventajas se debe tener presente que no todos los aceites lubricantes sintéticos se pueden utilizar en refrigeración porque algunos producen reacciones químicas con los refrigerantes que se traducen en efectos dañinos en el sistema.

Los aceites lubricantes sintéticos de la familia de los polioilester (POE) son recomendados para el uso en sistemas de refrigeración. Son buenos aceites lubricantes pero se deberá tener presente algunas precauciones para su manejo y uso debido a que reaccionan con el agua del medio ambiente.

Los aceites lubricantes son de origen mineral (derivados del petróleo) y de origen sintético (elaborados mediante reacciones químicas)

Aceites lubricantes para refrigeraciónPruebas básicas
A continuación menciono algunas de las pruebas de laboratorio para los aceites lubricantes para refrigeración.

La temperatura de congelación de un aceite lubricante, que debe ser inferior a la que se alcance en el evaporador, se determina colocando la muestra en una probeta de vidrio, que a su vez se coloca en un recipiente de cobre, rodeada de una solución de CO2 y alcohol en un termo (Ver figura 2).

Aceites lubricantes para refrigeraciónLa viscosidad del aceite lubricante es muy importante porque como se mezcla con el refrigerante ambos circulan por todo el sistema, de tal manera que fluirá a baja temperatura en el evaporador y a alta temperatura en el compresor. La viscosidad del aceite lubricante deberá permanecer adecuada aún después de formar la mezcla con el refrigerante. Para determinar la viscosidad cinemática se recomienda el viscosímetro de tubos capilares (Ver figura 3).

Los rangos de valores de esta prueba varían dependiendo el tipo de compresor, el rango de temperaturas y la miscibilidad del aceite lubricante con el refrigerante usado en el sistema de refrigeración.

La rigidez dieléctrica es la medida de un aceite al paso de la corriente eléctrica. Se expresa en Kilovoltios (Kv) y para un aceite lubricante usado en sistemas de refrigeración deberá ser de 25 Kv o mayor. La rigidez dieléctrica se determina pasando una corriente eléctrica a través del aceite lubricante hasta que logra pasar libremente entre dos polos sumergidos en el aceite de prueba (ver tabla 1).

tabla 1

La vida de los componentes mecánicos y eléctricos en su caso depende de la selección adecuada del lubricante que trabajará en conjunto con un refrigerante, y por lo tanto se le debe prestar la misma atención.

Aún cuando no existe un lubricante que tenga todas las características que un sistema refrigerante requiere sí hay medios para saber cuáles son los más importantes y sobre todo para determinar a través de pruebas de laboratorio si un aceite es adecuado para un uso dado o qué tan especial es.