Aceites para refrigeración

Deben ser efectivos a altas temperaturas, excelente poder lubricante, 100% libres de cera.

Existen varios tipos de aceites sintéticos, pero los que mejor resultado dan en refrigeración son los de polialquilenglicol (PAG) y los de poliol éster (POE).
En la actualidad, con la desaparición de algunos refrigerantes clorofluorocarbonados (CFC's), y la aparición de sus sustitutos, es necesario el uso de aceites sintéticos, ya que algunos de estos nuevos refrigerantes como el R-134a, no son miscibles con los aceites minerales nafténicos ni aromáticos. El R-134a inclusive, ha mostrado poca solubilidad con los aceites sintéticos de alquilbenceno; en cambio, ha mostrado buena solubilidad con los lubricantes de éster, de los cuales hay varios tipos.

Propósito del Aceite para Refrigeración

El aceite para refrigeración es necesario para una operación adecuada del compresor, en un sistema de refrigeración mecánica. Además de lubricar las partes móviles del compresor, el aceite realiza las siguientes funciones:

1. remueve el calor de los cojinetes y lo transfiere al exterior.
2. ayuda a formar un sello más positivo, cuando están cerradas las válvulas de succión y descarga. 
3. amortigua el ruido generado por las partes móviles dentro del compresor. 

En los compresores abiertos, el aceite también evita que el sello de la flecha se seque y se deteriore.
En compresores rotativos y de tornillo, el aceite forma un sello entre el rotor y las paredes internas de la cámara de compresión, para retener el vapor de refrigerante mientras está siendo comprimido.
El aceite para refrigeración es necesario. Se necesita para la operación adecuada del compresor, pero inevitablemente, se va con el refrigerante y puede causar varios problemas en el sistema.
Debido a que se mezcla y viaja con el refrigerante, el aceite debe cumplir con algunos requerimientos especiales para realizar sus funciones en el compresor, sin crear problemas que no puedan resolverse en otras partes del sistema. Para un mantenimiento efectivo, se requiere una total comprensión de dichos requerimientos especiales.

Requerimientos del Aceite para Refrigeración

El conocimiento de las características de los aceites para refrigeración, incumbe principalmente a los fabricantes de equipo. Sin embargo, es importante para los técnicos y mecánicos en refrigeración, comprender los principios básicos de selección de aceites, para que puedan resolver los problemas que pudieran resultar, por no usar los aceites adecuados en las instalaciones de refrigeración.
Un buen aceite para refrigeración debe reunir las cualidades que a continuación se exponen.
1. Mantener su viscosidad a altas temperaturas.
2. Mantener buena fluidez a bajas temperaturas.
3. Ser miscible con los refrigerantes a las temperaturas de trabajo.
4. Tener buena (alta) capacidad dieléctrica.
5. No tener materia en suspensión.
6. No debe contener ácidos corrosivos o compuestos de azufre.
7. No formar depósitos de cera (flóculos) a las bajas temperaturas del sistema.
8. No dejar depósitos de carbón al entrar en contacto con superficies calientes dentro del sistema.
9. No contener humedad.
10. No formar espuma.
11. Ser química y térmicamente estable en presencia de refrigerantes, metales, aislamientos, empaques, oxígeno, humedad y otros contaminantes.
Tal aceite para refrigeración sería perfecto para todos los sistemas, pero no existe. Por lo tanto, se seleccionará el aceite que más se acerque a estas propiedades y que cubra las necesidades específicas del sistema.
Propiedades de los Aceites Lubricantes
La lubricación es la separación de partes en movimiento por una película de aceite, mientras más cercanas están estas partes unas de otras, más importante se vuelve la lubricación.
El aceite circula a través del sistema con el refrigerante.
Los aceites para refrigeración deben tener ciertas propiedades, porque se mezclan con los refrigerantes. El aceite entra en contacto directo con los devanados calientes del motor, en unidades herméticas y semiherméticas; por lo que debe ser capaz de soportar temperaturas extremas, y no ser dañino al refrigerante y al equipo. Además, debe mantener viscosidad suficiente, para permitir una lubricación adecuada. Asimismo, el aceite se enfría a la más baja temperatura del sistema, y debe permanecer fluido en todas las partes.
La fluidez de la mezcla aceite - refrigerante, es determinada por el refrigerante utilizado, las temperaturas, las propiedades del aceite y su miscibilidad con el refrigerante.
Todos los compresores requieren lubricación. Los fabricantes de compresores, generalmente recomiendan el tipo de lubricante y la viscosidad que debe usarse, para asegurar una operación adecuada y la durabilidad del equipo. Esta recomendación se basa en varios criterios, tales como la lubricidad, compatibilidad con los materiales de construcción, estabilidad térmica y miscibilidad con el refrigerante. Para asegurar una operación eficiente, es importante seguir las recomendaciones del fabricante.
Al respecto, muchos técnicos dicen: "Todos los aceites lubrican, así que, ¿cuál es la diferencia entre uno y otro?
Aceites para Refrigeración
Hay una gran diferencia. Como se mencionó anteriormente, los aceites para refrigeración son fluidos sumamente especializados, para cumplir con un trabajo adecuado en la lubricación de los compresores para refrigeración.
A continuación, se examinarán cada una de esas propiedades y se verá:
a) que es,
b) ¿por qué es importante?
c) cuáles son sus valores.
El orden no necesariamente significa su importancia.

Viscosidad
Es la resistencia a fluir que tienen los líquidos. La viscosidad nos indica qué tanto puede fluir un aceite a una temperatura dada. Los aceites se vuelven menos viscosos al aumentar la temperatura, y más viscosos a bajas temperaturas. Esto es muy importante, ya que en el evaporador se tienen las temperaturas más bajas del sistema; y si un aceite es demasiado viscoso, se espesará y no fluirá a través del evaporador, acumulándose dentro de éste y disminuyendo la transferencia de calor.
El propósito del aceite, como ya se mencionó, es lubricar las partes móviles del compresor. Si el aceite es demasiado ligero (baja viscosidad), no permanecerá entre las superficies de estas partes, sino que se saldrá, dejándolas sin película protectora. Si el aceite es demasiado viscoso, causará una excesiva resistencia, pérdida de fuerza y puede no ser capaz de fluir entre las partes móviles.
La viscosidad de los aceites para refrigeración, también se ve afectada por su miscibilidad con los refrigerantes . Esta miscibilidad del aceite con los refrigerantes, varía desde no ser miscibles, como con el amoniaco, hasta ser completamente miscibles.

Por otra parte, los lubricantes sintéticos de PAG, no son compatibles con los clorofluorocarbonos (CFC's), Específicamente, el cloro contenido en estos refrigerantes, puede reaccionar con el aceite sintético y causarle una degradación.

Estos aceites, por lo tanto, tienen características muy especiales llamadas propiedades, las cuales se describen por número para dar un valor exacto.

Electricidad

¿Qué es la electricidad?

La corriente eléctrica es un flujo de electrones que se desprenden de los átomos. La fuerza de la corriente depende de la cantidad y la velocidad de los electrones. Un flujo de miles de millones de éstos apenas produce una corriente leve.

Los átomos son las partículas diminutas que forman toda la materia. Los electrones giran alrededor del núcleo del átomo, en órbitas llamadas niveles o capas. Cada capa contiene por lo general un número diferente de electrones. Los diversos elementos químicos que constituyen la materia tienen distinto número de electrones en sus átomos. El del hidrógeno, por ejemplo, sólo tiene un electrón, mientras que el del cobre tiene 29, distribuidos en cuatro capas.

El núcleo del átomo tiene carga eléctrica positiva, y los electrones, carga negativa. Así, el átomo es eléctricamente neutro, porque las dos cargas se contrarrestan. Pero los electrones (por lo regular los de la capa exterior) pueden desprenderse por la acción del calor, por ejemplo, o se unen a otro átomo en una reacción química que implique el cambio de la naturaleza de una sustancia, como el óxido que se forma en los metales. Un átomo (o grupo de átomos) que pierde o gana electrones se carga eléctricamente y se le llama ión. El ión tiene carga positiva si ha perdido electrones, o negativa si los ha ganado. Los electrones libres se mueven al azar, pero se genera un flujo de ellos si son atraídos por una fuente de iones positivos.

No habrá corriente eléctrica en un circuito a menos que haya exceso de electrones en un extremo y deficiencia de ellos en el otro. Esto se llama diferencia de potencial y se mide en voltios.

Los metales son buenos conductores de la electricidad porque tienen muchos electrones débilmente ligados, lo que propicia que el flujo eléctrico se acelere al encontrar escasa resistencia. Los malos conductores, como el hule, tienen átomos cuyos electrones no se desprenden fácilmente. Un circuito eléctrico es el recorrido (generalmente por un alambre de cobre) que realiza una corriente eléctrica partiendo de una fuente de energía y regresando a ella. La fuente puede ser una batería o un generador.

La electricidad se transmite de los generadores a las casas por medio de cables dotados de alambres de salida y de regreso. Al desplazarse los electrones por su alambre, primero son atraídos en una dirección, luego en la contraria, de acuerdo con el cambiante campo magnético del imán del generador. Esto produce la corriente alterna.

De manera convencional, se dice que la corriente fluye del polo positivo al negativo, como si la carga empujara a la electricidad hacia donde no la hay. Esta convención se estableció antes de que los científicos supieran que los electrones fluyen hacia la carga positiva.

Tomado de: http://mx.selecciones.com/contenido/a2299_que-es-la-electricidad

Ciclo de refrigeración por compresión

La refrigeración por compresión se logra evaporando un gas refrigerante en estado líquido a través de un dispositivo de expansión dentro de un intercambiador de calor, denominado evaporador. Para evaporarse este requiere absorber calor latente de vaporización. Al evaporarse el líquido refrigerante cambia su estado a vapor y luego a vapor sobrecalentado. Durante el cambio de estado, el refrigerante en estado de vapor absorbe energía térmica del medio en contacto con el evaporador, bien sea este medio gaseoso o líquido. A esta cantidad de calor contenido en el ambiente se le denomina carga térmica. Luego de este intercambio energético, un compresor mecánico se encarga de aumentar la presión del vapor para poder condensarlo dentro de otro intercambiador de calor conocido como condensador y hacerlo líquido de nuevo. En este intercambiador se liberan del sistema frigorífico tanto el calor latente como el sensible y el calor generado por el compresor, ambos componentes de la carga térmica. Ya que este aumento de presión además produce un aumento en su temperatura, para lograr el cambio de estado del fluido refrigerante y producir el subenfriamiento del mismo es necesario enfriarlo al interior del condensador; esto suele hacerse por medio de aire y/o agua conforme el tipo de condensador, definido muchas veces en función del refrigerante. De esta manera, el refrigerante en estado líquido, puede evaporarse nuevamente a través del dispositivo de control de refrigerante y repetir el ciclo de refrigeración por compresión.

En el ciclo de refrigeración ideal, en los balances de energía del equipo se desprecian cualquier pérdida o ganancia de calor en las tuberías, considerando que los únicos intercambios de calor que se producen en el sistema, ocurren en el evaporador y en el condensador, a pesar de que se conoce que el fluido refrigerante presenta una temperatura diferente a la de las tuberías y que esto necesariamente produciría un intercambio de calor. En cuanto a la presión las perdidas por fricción en el sistema son completamente despreciables, debido a que las presiones entre los recorridos de las tuberías no varían significativamente. En el equipo se observa que existen dos zonas de presión. La de alta presión, que se encuentra entre el compresor y la entrada del dispositivo de control de refrigerante y la otra de presión baja que se encuentra entre la salida del dispositivo de control de refrigerante y la entrada del compresor.
Tomado de:http://es.wikipedia.org/wiki/Refrigeraci%C3%B3n_por_compresi%C3%B3n

Dispositivos de control de refrigerante

Control de flujo de refrigerante.

Este componente es clave en los sistemas de refrigeración y aire acondicionado.Tiene la capacidad de mantener el flujo másico de refrigerante que fluye hacia el evaporador. Además crea una diferencia entre el lado de baja y alta presión, es la balanza del sistema.
 Los diferentes nombres como los podemos conocer son: válvula de expansión, restrictor y capilar.
Su principal función es controlar la cantidad de refrigerante líquido  que entra al evaporador y provocar una caída de presión  en el evaporador. En todos los  casos la válvula de expansión, el tubo capilar o el restrictor, tienen un orificio muy pequeño.
Existen varios tipos básicos de válvulas  para el control de flujo de refrigerante:

1. Válvula de expansión manual.
2. Válvula de expansión automática.
3. Válvula de expansión termostática.
4. Válvula flotador (Presión de baja).
5. Válvula flotador (presión de alta).
6.  Capilar.

Cualquier tipo de control de refrigerante tiene como objetivo dos funciones:

1. Controlar el flujo refrigerante líquido que va hacia el evaporador. El cual debe ser proporcional al tamaño del sistema de refrigeración.
2. Mantener el diferencial de presión del condensador y el evaporador, lo que viene siendo el lado de alta presión y lado de baja presión del sistema, a fin de permitir la evaporación del refrigerante en el evaporador.

Aquí veremos algunas funciones de los controles de flujo de refrigerante:

Expansión manual: El flujo de refrigerante líquido depende del orificio y la abertura de la válvula, este ajuste se debe ser manual, la desventaja no responde a los cambios de carga del sistema, por ejemplo tubería de entrada es de 3/8”, el orificio 0.078” y la tubería a la entrada al evaporador es de ½”.

Expansión Automática: La función principal es de mantener la presión constante en el evaporador, alimentando mayor o menor líquido refrigerante hacia el evaporador, esta válvula tiene una aguja y un asiento, un diafragma de presión y un resorte, el cual se puede ajustar dependiendo la carga deseada, el ajuste se hace por medio de un tornillo.

Expansión Termostática: Tiene una alta eficiencia y es fácil de adaptarse a cualquier aplicación de refrigeración, mantiene un grado constante de sobrecalentamiento a la salida del evaporador.

Igualador externo: Mantiene un flujo másico de refrigerante, puede actuar dependiendo de la temperatura y la presión del evaporador, es decir el diferencia de presión hace el efecto de abrir o restringir el flujo de refrigerante.

Tipos flotador: Este control de refrigerante lo podemos ver en los evaporadores inundados, abre solo cuando haga falta nivel de líquido refrigerante en evaporador.

Como podemos ver podemos encontrar un sin fin de válvulas de expansión o controles de refrigerante, recuerda, siempre se debe saber la especificación de carga térmica, para la selección de la válvula de expansión, esto hace más eficiente el sistema, protegiendo incluso al compresor de un golpe de líquido.

VÁLVULA DE EXPANSIÓN AUTOMOTRIZ

VÁLVULA DE EXPANSIÓN TERMOSTÁTICA

VÁLVULA DE EXPANSIÓN CON IGUALADOR EXTERNO

Tomado de: http://blogquimobasicos.com/2012/06/26/control-de-flujo-de-refrigerante/

Condensadores para refrigeración

Su función consiste en extraer el calor proveniente del área, cuerpo o sustancia, además del calor generado por el compresor en su operación normal. Para tal fin, el refrigerante que viene del compresor a alta presión y temperatura es recibido por el condensador, que se encarga de descargar ese calor por medio del aire, (ya sea por gravedad o por aire forzado) o de agua. En algunas ocasiones también se emplean los dos sistemas en una misma instalación. El refrigerante, por consiguiente al ceder este calor por los diferentes medios ya mencionados pasa del estado gaseoso al estado líquido y se dispone de nuevo a repetir el ciclo de refrigeración.

Condensadores refrigerados por aire: 
El sistema de condensador de aire por gravedad es el mas usado en los refrigeradores de tipo doméstico, con muchas variantes de orden constructivo. 
En instalaciones frigoríficas de aplicación comercial e industrial se ha utilizado el condensador del tipo tubo aleteado y circulación forzada de aire por acción de un motor o moto-ventilador que se acoplan a los condensadores.

Condensadores refrigerados por agua:
Se subdividen en tres tipos:

1. De contracorriente: Que está formado por dos tubos de diferente diámetro concéntricos. El refrigerante pasa entre el tubo pequeño y el mayor y el agua refrigeradora por el interior del tubo de menor diámetro. El agua entra por la parte inferior y el refrigerante por la parte superior del condensador; circulando los dos en sentido contrario de aquí la denominación de contracorriente.
2. De inmersión: Están formados por un depósito en cuyo interior va inserto un serpentín de agua. Estos condensadores presentan un inconveniente con la limpieza del serpentín que al carecer de tapas o cabezales, debe efectuarse un lavado pasando una solución desincrustante por su interior. 
3. Del tipo multitubular: Está formado por un recipiente cilíndrico y tubos interiores de cobre liso o aleteados, por los que circula el agua enfriadora. Estos tubos van taladrados y ajustados herméticamente a una platinas soldadas a los extremos del recipiente, el cual está provisto de tapas para la limpieza de la conducción de agua. Se usa casi exclusivamente en instalaciones de gran capacidad.

Clases de compresores para refrigeración y aire acondicionado

Compresores alternativos o reciprocantes
Se trata de un compresor con un diseño muy parecido al de un motor de un automóvil, con pistón o pistones y un cigüeñal que realiza carreras alternas de dicho o dichos pistones. Con unas válvulas de succión y descarga para realizar  su trabajo. Han sido los compresores mas difundidos y conocidos a través de la historia.  Sus diseños varían bastante por lo que encontramos, por ejemplo compresores en V, W o estrella.


Compresores rotativos
Son también un tipo particular de compresores herméticos de pistón, en los cuales el movimiento alternativo se ha reemplazado por un movimiento circular continuo . Existen dos variantes: el tipo de excéntrica y el de paletas.
El tipo e excéntrica generalmente consiste de un cigüeñal del tipo excéntrica montado en un cárter circular, con un anillo de movimiento libre acoplado al mismo. Este conjunto da vueltas dentro del cárter con el anillo libre, girando normalmente a una velocidad más reducida que la del eje de la excéntrica. Dicho anillo no tiene contacto efectivo con las paredes del cilindro y logra un sello de gas perfecto merced a la acción del aceite lubricante.
En el paso de descarga hay una válvula del tipo lengüeta que evita que el gas comprimido regrese a la cámara del cilindro. Su función es similar a la de la válvula  de descarga en los compresores de tipo de acción simple reciproca, pero no tiene que rendir un sello de gas absoluto.
El refrigerante procedente del evaporador pasa a través de orificio de aspiración llenando el espacio formado entre el rotor, el cilindro y las dos paletas contiguas. Al girar el rotor se va reduciendo el volumen de refrigerante comprimiéndose fuertemente hasta llegar al final de la vuelta, descargando entonces por el orificio de compresión hacia el condensador. 

Compresores centrífugos
Se han desarrollado para su aplicación en instalaciones de gran capacidad, destinadas al enfriamiento de agua o salmuera. 
Desde el punto de vista rentable, estos compresores suplantan a los compresores típicos de pistón cuando se trata de obtener producciones que superen las 500.000 frigorías/hora.
Sus ventajas principales son que ocupan un espacio reducido y produce pocas vibraciones debido al equilibrio riguroso de las partes rotativas, aunque las más notables consisten en la facilidad de variación de la potencia frigorífica que es posible obtener debido a los álabes de pre rotación y por otra parte, al hecho de que el refrigerante permanece en el compresor  perfectamente puro, sin trazas de erosión en los álabes.

Compresores de tornillo 
Giran al velocidades comprendidas entre 3000 y 30000 revoluciones por minuto.
No emplean válvulas de aspiración ni de descarga y la compresión del refrigerante se obtiene en el espacio entre los huesillos helicoidales de igual diámetro exterior montado dentro de un cárter de fundición de alta resistencia.
El huesillo primario va provisto de cuatro pasos de perfil semicircular y el otro´llamado secundario, de seis pasos. Estos huesillos no llegan a tocarse entre si, girando uno contra el otro con una pequeña holgura en la que se realiza la compresión den refrigerante aprisionado
 entre los hilos de los huesillos.
Estos compresores deben ir provistos de separadores de aceite eficaces, ya que el enfriamiento de la máquina se efectúa por inyección de aceite en diversas partes de la misma, el cual se mezcla naturalmente con el refrigerante aspirado.

Compresores caracol o scroll
En estos compresores la clave de los componentes son dos láminas o chapas en forma de espiras. Un plato está fijado en la parte de arriba y otro en la parte baja, que está en órbita.
Las cámaras están fijadas por dos parejas de espirales. La succión, la compresión y la descarga ocurren simultanea y continuamente.
Son utilizados en instalaciones de alta temperatura.

Tipos de compresores

Compresor del tipo abierto usado en aire
acondicionado para vehiculos.

Compresores de tipo abierto

Los primeros modelos de compresores de refrigeración fueron de este tipo. Con los pistones y cilindros sellados en el interior de un Cárter y un cigüeñal extendiéndose a través del cuerpo hacia afuera para ser accionado por alguna fuerza externa. Tiene un sello en torno del cigüeñal que evita la pérdida de refrigerante y aceite del compresor.

Desventajas:

• Mayor peso
• Costo superior
• Mayor tamaño
• Vulnerabilidad a fallas de los sellos
• Difícil alineación del cigüeñal
• Ruido excesivo
• Corta vida de las bandas o componentes de acción directa

Este compresor ha sido reemplazado por el moto-compresor de tipo semihermético y hermético, y su uso continua disminuyendo a excepción de aplicaciones especializadas como es el acondicionamiento de aire para automóviles.

Moto-compresores semiherméticos

Este tipo de compresores fue iniciado por Copeland y es utilizado ampliamente en los populares modelos Copelametic. El compresor es accionado por un motor eléctrico montado directamente en el cigüeñal del compresor, con todas sus partes, tanto del motor como del compresor, herméticamente selladas en el interior de una cubierta común.

Se eliminan los trastornos del sello, los motores pueden calcularse específicamente para la carga que han de accionar, y el diseño resultante es compacto, económico, eficiente y básicamente no requiere mantenimiento. Las cabezas cubiertas del estator, placas del fondo y cubiertas de Cárter son desmontables permitiendo el acceso para sencillas reparaciones en el caso de que se deteriore el compresor.

Moto-compresor hermético.

Este fue desarrollado en un esfuerzo para lograr una disminución de tamaño y costo y es ampliamente utilizado en equipo unitario de escasa potencia. Como en el caso del moto-compresor semihermético, el motor eléctrico se encuentra montado directamente en el cigüeñal del compresor, pero el cuerpo es una carcasa metálica sellada con soldadura. En este tipo de compresores no pueden llevarse acabo reparaciones interiores puesto que la única manera de abrirlos es cortar la carcasa del compresor.

Tomado de:http://html.rincondelvago.com/compresores_aire-acondicionado.html