Las trampas de aceite protegen el compresor

ACUMULACIÓN: Una vez que el aceite está en el sistema de tuberías, tenderá a acumularse en puntos bajos dentro de las tuberías del sistema. (Cortesía de Pixabay)

El lubricante en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado tiene muchas funciones importantes. Aunque el refrigerante circulante es el fluido de trabajo requerido para el enfriamiento, el lubricante o aceite es necesario para la lubricación de las partes mecánicas móviles del compresor.

El aceite minimiza el desgaste mecánico al reducir la fricción. El aceite también mantiene un sello entre el lado alto y bajo del compresor. Sin la lubricación adecuada, las válvulas del compresor, las espirales de acoplamiento, los tornillos y las paletas no se sellarían correctamente. Los resultados serían presiones de refrigerante del lado alto que ingresan al lado bajo del sistema de refrigeración. Los anillos de pistón en un compresor alternativo y las paletas giratorias en los compresores centrífugos dependen del aceite lubricante para evitar la fuga alrededor de los pistones y las paletas. El aceite también actúa como un amortiguador de ruido dentro del compresor y transfiere el calor lejos de las piezas móviles y giratorias dentro del compresor.

Se considera que los compresores de refrigeración y aire acondicionado que contienen una bomba de aceite ubicada al final de sus cigüeñales tienen un sistema de engrase forzado. El cigüeñal está conectado a la bomba de aceite y suministra energía, lo que hace girar la bomba de aceite. La bomba de aceite está encajada en el cigüeñal del compresor. Las bombas de aceite fuerzan el aceite a través de orificios perforados o galeras de aceite en el cigüeñal y lo envían a los cojinetes, bielas y, a menudo, a un enfriador de aceite de tubo y aleta.

Las bombas de aceite pueden ser del tipo de engranajes o excéntricas. Las bombas de aceite de engranajes suelen tener un engranaje de estrella que exprime el aceite a una presión más alta. Las bombas de aceite de tipo excéntrico utilizan un tipo de mecanismo excéntrico para exprimir el aceite en un volumen cada vez más pequeño, lo que agrega presión al aceite. Esta presión adicional se conoce como presión neta de aceite.

Los compresores HVACR más pequeños suelen tener algún tipo de sistema de lubricación tipo salpicadura. Estos sistemas pueden tener una pala de aceite que recoge y arroja el aceite por todo el cárter, provocando una niebla de aceite a medida que gira el cigüeñal. Tanto en sistemas pequeños como grandes, el aceite luego cae al cárter para ser filtrado y recogido nuevamente por la bomba de aceite o el mecanismo de salpicadura. En condiciones ideales, el aceite está diseñado para permanecer en el cárter del compresor; sin embargo, las condiciones ideales rara vez existen en el mundo real, lo que significa que habrá aceite que escape del cárter del compresor y entre en la tubería del sistema. Este aceite escapado debe devolverse finalmente al cárter del compresor o se producirán restricciones, averías e ineficiencias en el sistema.

En condiciones normales, siempre habrá una pequeña cantidad de aceite que se escape del cárter del compresor y circule con el refrigerante por todo el sistema de tuberías. Por esta razón, el aceite refrigerante y el propio refrigerante deben ser solubles entre sí. Es la velocidad del refrigerante circulante la que lleva el aceite de regreso al cárter del compresor. Si los dos no fueran solubles el uno en el otro, este fenómeno no podría ocurrir. Esta es la razón por la cual el tamaño de la línea, la bobina y la válvula es fundamental para mantener la velocidad del refrigerante requerida para un retorno de aceite adecuado.

Durante el ciclo de apagado de un compresor, y especialmente durante un apagado prolongado, el refrigerante querrá viajar o migrar a un lugar donde la presión sea la más baja. La migración de refrigerante se define como el refrigerante, ya sea líquido o vapor, que viaja a la línea de succión o al cárter del compresor durante el ciclo de apagado.

El cárter suele tener una presión más baja que el evaporador debido al aceite que contiene. El aceite de refrigeración tiene una presión de vapor muy baja y el refrigerante fluirá hacia él ya sea que esté en estado de vapor o líquido. Si el aceite no tuviera una presión de vapor muy baja, se vaporizaría cada vez que existiera una presión baja en el cárter o cuando se hiciera vacío en el cárter.

Debido a que la migración de refrigeración puede ocurrir con vapor de refrigerante, la migración puede ocurrir cuesta arriba o cuesta abajo. Cuando el vapor refrigerante llegue al cárter, será absorbido y condensado en el aceite. Una vez que ocurre este fenómeno, el refrigerante líquido estará en el fondo del aceite en el cárter porque es más pesado que el aceite.

Cuando el compresor finalmente se enciende después de un largo ciclo de inactividad o apagado, o se enciende, la caída repentina de la presión en el cárter hará que la mezcla de aceite y refrigerante en el cárter parpadee. Entonces bajará el nivel de aceite en el cárter y se podrán marcar las piezas mecánicas. Aparecerá espuma de aceite, y una combinación de aceite y refrigerante puede ser forzada alrededor de los anillos del pistón y bombeada por el compresor hacia el sistema de tuberías. Pueden ocurrir consumos elevados de corriente, sobrecalentamiento del motor y válvulas rotas. Además, el aceite que se escapó del cárter y entró en el sistema de tuberías ahora debe devolverse al cárter del compresor para mantener un nivel de aceite saludable en el cárter.

Si el compresor está ubicado en un ambiente frío, la migración será aún más rápida, ya que un ambiente frío provocará una presión de vapor aún más baja en el cárter del compresor. Incluso se producirá una migración de un acumulador de línea de succión a un compresor debido a la diferencia en la presión de vapor.

Una vez que el aceite está en el sistema de tuberías, tenderá a acumularse en puntos bajos dentro de las tuberías del sistema. Otra área popular para la acumulación de aceite es el evaporador, porque es el componente más frío con los tubos más grandes y, por lo tanto, la velocidad del refrigerante más lenta. El aceite registrado en el evaporador cubrirá la pared interior del serpentín y reducirá la transferencia de calor a través de las paredes, lo que provocará una pérdida de capacidad y un rendimiento deficiente. Al compresor se le robará parte del aceite del cárter y funcionará con un nivel de aceite más bajo de lo normal, lo que puede dañar o arruinar las piezas mecánicas del compresor.

Un aceite de viscosidad demasiado alta también será difícil de regresar de un evaporador y seguramente causará un registro de aceite. Por lo general, el calor de los calentadores de descongelación calentará y diluirá el aceite en el evaporador para que pueda regresar al compresor una vez que este arranque. Esto sucederá solo si se usa la viscosidad (espesor) correcta del aceite.

Si una línea de succión está sobredimensionada, la velocidad del refrigerante disminuirá. Esto evitará que el aceite se mueva a través de la línea de succión hacia el cárter del compresor. Recuerde, es la velocidad del refrigerante la que moverá el aceite a través de las tuberías del sistema de refrigeración. A continuación se enumeran las formas en que un evaporador puede acumular aceite:

A menudo, los sistemas sin buenos separadores de aceite, o sin ninguno, tendrán puntos de acumulación de aceite en toda la tubería (consulte la Figura 1). Como se mencionó anteriormente, el refrigerante y el aceite se mezclan cuando se usan correctamente en un sistema de refrigeración o aire acondicionado, y la fina neblina de aceite que viaja con el refrigerante generalmente se acumulará y acumulará en los puntos bajos y ascendentes de la tubería del sistema. Algunas veces, el vapor de refrigerante empujará este trozo de aceite al siguiente punto bajo, hasta que el aceite finalmente regrese al compresor.

FIGURA 1: Los sistemas sin buenos separadores de aceite o sin ninguno tendrán puntos de acumulación de aceite en toda la tubería. (Cortesía de John Tomczyk)

Los grandes depósitos de aceite que regresan a algún compresor pueden dañar las placas de válvulas y el mecanismo de funcionamiento interno si la presión hidráulica aumenta demasiado en los cilindros. Para evitar que esto suceda, se necesitan trampas de aceite en las tuberías del sistema (consulte la Figura 2). La función de una trampa de aceite es evitar que se formen grandes depósitos de aceite. Esto se logra atrapando una pequeña cantidad de aceite en la trampa y devolviéndola gradualmente al compresor.

FIGURA 2: La función de una trampa de aceite es evitar que se formen grandes depósitos de aceite. (Cortesía de John Tomczyk)

Como se señaló anteriormente, es la velocidad del refrigerante la que transporta el aceite a través de un sistema de refrigeración y aire acondicionado. A medida que el aceite se adhiere a las paredes laterales de la tubería, la velocidad del gas refrigerante barre las pequeñas partículas de aceite en suspensión. Es por esto que nunca se debe sobredimensionar las tuberías de refrigeración y/o aire acondicionado. Las tuberías sobredimensionadas reducirán la velocidad del refrigerante, lo que provocará un retorno deficiente del aceite.

A medida que se acumula aceite en la trampa (Figura 2), existe una restricción del área interna de la tubería. Esto hace que el gas refrigerante viaje más rápido al pasar por el aceite acumulado en la trampa. Es este refrigerante de mayor velocidad el que recogerá gotas diminutas de aceite de la superficie fuera de la trampa. Las pequeñas gotas de aceite se transportarán al compresor oa la siguiente trampa de aceite. Las trampas de aceite se alimentan constantemente y se agotan de aceite a un ritmo gradual, lo que protege a los compresores de grandes tapones de aceite. Se recomienda que haya trampas de aceite en todas las líneas que transportan vapor en el sistema para garantizar un retorno de aceite adecuado.

Los tramos de tubería verticales o ascendentes, llamados elevadores, hacen que el refrigerante fluya hacia arriba. Si hay aceite mezclado con el refrigerante, tenderá a volver a caer al fondo del tubo ascendente debido al largo ascenso hasta la parte superior del tubo ascendente que lucha contra la gravedad durante todo el camino. Es por eso que debe haber una trampa en la parte inferior del elevador. También debe haber una trampa de aceite cada 15 a 20 pies de tubería ascendente para ayudar a almacenar temporalmente el aceite a medida que avanza hacia la parte superior de la tubería ascendente (consulte la Figura 3). Esto se debe a que la mezcla de refrigerante/aceite pierde velocidad gradualmente a medida que sube por el elevador.

FIGURA 3: También debe haber una trampa de aceite cada 15 a 20 pies de tubo ascendente para ayudar a almacenar temporalmente el aceite a medida que avanza hacia la parte superior del tubo ascendente. (Cortesía de John Tomczyk)

John Tomczyk es profesor emérito de HVACR, Ferris State University, Big Rapids, Michigan, y coautor de Refrigeration & Air Conditioning Technology, publicado por Cengage Learning. Póngase en contacto con él en [email protected].