Refrigeración Sectores de la industria

Desafíos de la Lubricación en Instalaciones Frigoríficas Actuales

El nuevo reto de la industria HVAC&R es responder a las necesidades ambientales. El uso de aditivos potenciadores de lubricación es una excelente alternativa.

El nuevo reto de la industria HVAC&R es responder a las necesidades ambientales. El uso de aditivos potenciadores de lubricación es una excelente alternativa.

Q.I. Manuel Muñoz Alonso,

En 1995 cesó en los países industrializados la producción de refrigerantes CFC, de acuerdo con el Protocolo de Montreal. Ahora, el listón se ha puesto aún más alto: ya sólo se permite la producción de HFCs o HC.

Hoy existe un nuevo desafío para la Industria HVAC&R, conforme ha quedado limitada la producción de refrigerantes clorados, aunque sea parcialmente, dejando sólo a disposición la fabricación de HFCs (Hidrofluorocarbonos) o HCs (Hidrocarbonos).

El punto de mira, una vez eliminados los productos que afectan a la capa de ozono, se ha dirigido hacia el efecto invernadero. La mejora de la eficiencia energética, así como la búsqueda de fluidos con bajo poder de calentamiento ha dirigido la atención a otra química, como las Hidrofluorolefinas (HFOs), como el HFO-1234yf (2,3,3,3-Tetrafluoroprop-1-eno: CF3-CF=CH2), o impulsar y potenciar la difusión de algunos ya existentes, como es el caso del dióxido de carbono (CO2).

En todos los casos, existe un elemento mecánico que evacúa los gases producidos en el sector de baja, y proporciona la alta presión necesaria para condensar o enfriar el sector de alta: el compresor.

Como cualquier elemento mecánico, este compresor (ya sea scroll, alternativo, rotativo, tornillo, o centrífugo) necesita aceite para lubricar sus partes móviles. Además, el aceite actúa de cierre entre el sector de alta y de baja, ya sea en la camisa de los cilindros o entre las partes móviles de un tornillo.

Figura 1.  Capa adsorbida en la superficie metálica.

Figura 2.  Lubricación hidrodinámica.

Hasta aquí, estamos con problemas típicos de lubricación, en las dos fases clásicas:

Descartando el aceite recuperado en un separador de descarga, el que sale al circuito se moverá con el refrigerante mejor cuanto mayor sea la solubilidad del mismo en el gas. Una vez condensado, tendremos más cantidad de aceite disuelto, entre mayor sea la miscibilidad de los líquidos habrá un exceso que permanecerá como otra fase líquida. Aquí tenemos dos posibilidades:

Que el aceite sea más denso que el refrigerante líquido. En esta situación en que tenemos un exceso de aceite en el fondo del recipiente del líquido, lo conveniente es recuperarlo con una conexión temporizada, por ejemplo, al sector de baja.

Que el aceite sea menos denso que el refrigerante líquido, como son los refrigerantes halocarbonados con los lubricantes habituales (mineral, alquilbencénicos, POE, PVE). Aquí la capa de exceso de aceite está encima del refrigerante líquido. En este caso, para mantener un nivel adecuado en el cárter del compresor, deben ser lo suficientemente solubles para volver disueltos en el gas de baja.

Para complementar el tema de los desafíos de la lubricación, tenemos programados dos artículos más que podrá consultar en las ediciones de octubre y noviembre: Circuitos frigoríficos y su problemática, y El uso de aditivos, respectivamente.

Lubricación límite: Es la que tiene lugar básicamente a máquina parada. El lubricante ha de ser capaz de quedarse adsorbido en las superficies metálicas a presión, como por ejemplo la parte inferior de un cojinete o casquillo de cigüeñal. Durante una parada el peso de la mecánica expulsará el lubricante del espacio entre las superficies metálicas.
Lubricación hidrodinámica: Una vez que comienza el funcionamiento, el propio movimiento de la bola sobre la pista hará entrar al aceite entre las partes móviles, teniendo así una almohadilla que evitará el rozamiento entre las mismas. Esto no ocurrirá hasta una fracción de segundo desde el arranque. Si no hay una lubricación límite, habrá rozamiento hasta llegar a esta fase.
Miscibilidad y solubilidad: En un circuito frigorífico no basta que el aceite sea un buen lubricante para una aplicación concreta. El hecho de trabajar en un ambiente de refrigerante hace necesario considerar la miscibilidad y solubilidad del aceite en el gas empleado. Lo ideal es que el aceite no pase al circuito frigorífico, donde sólo ocasiona problemas. Sin embargo, no podemos evitar el paso con el refrigerante al sector de alta, aunque sea tan sólo por el movimiento de las partes mecánicas.

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