Aceites utilizados en la refrigeración

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Todo lubricante debe cumplir con exigentes requisitos de calidad para no afectar la eficiencia y durabilidad de los compresores en los sistemas de refrigeración mecánica.

Un lubricante es una sustancia que se introduce entre dos partes móviles para reducir la fricción y el desgaste.

Gabriel Carrillo.

El problema de la calidad en los lubricantes se ha vuelto muy importante, pues además de dañar la vida del equipo también anula la garantía de un compresor nuevo. En este artículo se abordan las distintas químicas que existen entre aceites, refrigerantes, materiales y contaminantes; todo esto basado en las investigaciones realizadas por los fabricantes de compresores.

Principales características de los aceites:
Viscosidad: inercia y flujo
Punto de inflamación: temperatura en la cual emite vapores inflamables
Punto de ignición: temperatura en la que los vapores inflamables mantienen un fuego
Punto de escurrimiento: la temperatura en la cual comienza a existir filtración
Punto de floculación: la temperatura en la que, en el aceite, aparecen granos de cera

A pesar de que los aceites usados en la refrigeración son altamente refinados pueden producir irritación en ojos, piel y mucosas de la vía digestiva y respiratoria. Aunque a bajas temperaturas son de menor toxicidad, éstos tienen un efecto laxante importante. En temperaturas mayores al punto de inflamación, los vapores son altamente tóxicos, irritantes e inflamables, lo que puede producir explosiones a altas temperaturas (o presiones) con la mezcla adecuada de oxígeno. Todo esto empeora si no se usan aceites de procedencia conocida.

Requisitos:
No tóxicos
Ser biodegradables
Tener buenas características térmicas: los aceites con bajo punto de escurrimiento no separan cera, por lo cual no son adecuados para bajas temperaturas
Ser térmicamente estables a temperaturas normales de trabajo: en presencia de catalizadores como aluminio, acero inoxidable, o contaminantes pueden presentar oxidación o descomposición química
Ser químicamente estables: en general los aceites puros comerciales son estables, pero la estabilidad debe ser evaluada también en un medio químicamente activo, como un sistema de refrigeración mecánico
Tener un poder solvente: el Protocolo de Montreal elimina uno de los mejores solventes conocidos para sistemas de refrigeración (R-11). Además, no es bueno que esta tarea se deje a un refrigerante, porque durante la limpieza la mayor parte será ventilada a la atmósfera. Por esto es deseable que el aceite se pueda usar para limpiar el sistema, ya que al circular se mantienen en estado líquido todas las temperaturas de trabajo
No formar depósitos: los sistemas normalmente tienen piezas móviles con partes pequeñas, como válvulas de expansión, solenoides, etc.; también, en superficies extendidas en los evaporadores, es conveniente que el aceite no precipite ningún compuesto que pueda formar capas de mugre que traben o funcionen como aislante térmico
No ser corrosivo: en general los fluidos corrosivos son tóxicos, aunque por su reactividad tienden a ser biodegradables
Tener buena compatibilidad con otros materiales del sistema: citando el punto anterior, la corrosión es un caso extremo de incompatibilidad en el que dos materiales reaccionan químicamente al ponerse en contacto. La incompatibilidad es más sutil e incluye cambios físicos en los materiales
Tener una vida de almacenamiento alta
Ser ambientalmente amigable: no sólo debe ser biodegradable, sino que durante su fabricación no se generen subproductos que dañen el medioambiente
Tener baja tendencia a espumar: la espuma excesiva puede dañar un compresor y facilitar la entrada de líquido en las cámaras de compresión. Sin embargo, también se ha descubierto que cierta cantidad de espuma en el aceite disminuye el nivel de ruido del compresor
Ser soluble con el refrigerante en estado líquido: esta característica permite automatizar las instalaciones y deja que el aceite sea transportado con el refrigerante, al menos en fase líquida. En fase gaseosa debe ser arrastrado, manteniendo velocidades adecuadas del refrigerante
Si se mezclan aceites, deben ser miscibles entre ellos: se puede mezclar aceite blanco con mineral, pero no con POE. El aceite no miscible que flote evitará que el otro sea arrastrado fuera del evaporador y que complique la química del sistema. Cuando no hay certeza sobre la proporción de una mezcla de aceites conviene usar un refractómetro
Ser económico: un buen nivel de comprensión de la interacción química entre los distintos componentes de un sistema de refrigeración ayuda a diseñar procesos más confiables, vida útil mayor y minimizar los problemas

Cómo se comportan los aceites con el paso del tiempo
La contaminación de un aceite lubricante puede acelerar el envejecimiento del sistema o equipo lubricado de una forma importante, además de provocar roturas y fallas.

Función del aceite lubricante
Si nos centramos, por ejemplo, en un reductor de engranajes o un compresor, la labor del aceite lubricante es conocida por todos: consiste en interponerse entre dos o más elementos mecánicos para evitar su contacto directo, reduciendo su rozamiento-fricción, calentamiento, oxidación, deterioro y rotura. Esta tarea de los aceites lubricantes de interposición es un peligro cuando éste se contamina, tanto por sólidos como por otros elementos químicos.

Tipos de contaminación en los aceites lubricantes
Hemos comprendido la importancia de la pureza del aceite, pero como eso no es posible al cien por ciento, vamos a analizar fuentes y tipos de contaminación.

Suciedad: la contaminación del aceite lubricante por suciedad a través de partículas sólidas causará ralladuras, abrasión y desgaste en los engranajes, cojinetes, etcétera. A su vez, estas ralladuras o defectos en la superficie impedirán la creación de una adecuada película lubricante, necesaria para una correcta lubricación

Virutas: cuando se presentan en los aceites pueden ser de dos tipos: de fabricación, habituales en equipos nuevos; o de arranque, partes de elementos dañados. Estas partículas provocan daños muy importantes en el compresor

Químicos-combustible: la contaminación por productos químicos provoca oxidación en los elementos mecánicos, degradación de juntas y del propio aceite. La degeneración por elevadas temperaturas provoca disminución de viscosidad en primera instancia, luego oxidación y por último aumento de viscosidad

Agua: es uno de los contaminantes que más incide en la reducción de la vida de los lubricantes y, por lo tanto, de los elementos lubricados. El agua puede estar presente en el aceite en forma libre, diluida o emulsionada, la cual afecta el espesor de la película lubricante, pues la disminuye. Esto causa que las superficies de las máquinas o elementos mecánicos que se encuentran en movimiento relativo pierdan la protección que ofrecen los lubricantes. Además de dificultar y/o impedir la lubricación, acelera el proceso de degradación del aceite mediante la oxidación de éste.

El agua puede llegar hasta el aceite a través de retenes y juntas defectuosas, procedente de fuentes externas o la realización de un mal vacío al equipo.

También por condensación, cuando el equipo trabaja a temperaturas por encima de los 90°C y por condiciones de proceso es necesario arrancarlos y pararlos frecuentemente. La humedad presente en el aire caliente que se encuentra dentro del carter o carcasa del equipo se condensa y el agua cae sobre el aceite, contaminándolo. La otra causa principal es por un almacenamiento deficiente del aceite, que permite que el agua penetre por las tapas de los bidones o tambores de aceite, o incluso por condensación dentro del propio bidón.

Reducción de la contaminación del aceite lubricante
Algunas maneras de reducir esa contaminación tan dañina, o al menos sus efectos, es mediante técnicas adecuadas:

  • Elegir un aceite adecuado para el equipo y que su viscosidad, aditivos, volumen, etcétera. sean los adecuados a la temperatura, velocidad y presión de trabajo
  • Cumplir los ciclos de cambio de aceite calculados previamente, y adecuarlos más tarde si se denotan insuficientes
  • Utilizar un sistema de filtros-filtrado adecuado a las características del equipo, aceite y parámetros de trabajo
  • Ser cuidadosos también al añadir, comprobar o sustituir los aceites
  • Siempre que se pueda efectuar un análisis de los aceites lubricantes

Minerales vs. Sintéticos
Los equipos de refrigeración son sistemas muy delicados, en donde la mínima contaminación disminuye la eficiencia de éstos. Por ello, es importante trabajar con aceites libres de parafinas, gomas o compuestos dañinos que cumplan con las exigencias que requieren las maquinarias. Es vital proteger al equipo contra daños por corrosión, oxidación y se facilite el arranque de los compresores.

En los aceites minerales, el aceite básico utilizado en la formulación es obtenido del petróleo crudo por medio de refinación; en cambio, en los aceites sintéticos, el elemento base es obtenido por medio de procesos complejos de purificación, y cuando provienen del petróleo crudo o por síntesis química  se obtienen características sobresalientes bien definidas, que permiten someterlos a condiciones más severas y alcanzar periodos de drenado mayores.
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Gabriel Carrillo
Actualmente es asesor técnico en Acemire de México. Cuenta con una gran experiencia en el uso de lubricantes para refrigeración y aire acondicionado.