El aceite en el circuito frigorífico

 El aceite en el circuito frigorífico

a : ¿Cúal es el papel del aceite en una instalación frigorífica?

El aceite desempeña un papel esencial en una instalación frigorífica puesto que contribuye en asegurar:

• La lubrificación de las piezas móviles de los compresores
• La evacuación del calor debido a las fricciones de las piezas móviles
• La estanqueidad entre los escalonamientos de compresión en los compresores rotativos.

b : ¿Cúales son las consecuencias de la presencia de aceite en el circuito frigorífico?

Todo el aceite no se queda en el cárter del compresor y una parte está arrastrada en el circuito frigorífico:

• Durante las fases de arranque del compresor por causa de la evaporación brusca del gas refrigerante disuelto en el aceite. 
• Por los segmentos en los compresores de pistón
• Por el contacto directo con el refrigerante en los compresores rotativos.

El volumen de aceite expulsado por el compresor circula con el gas refrigerante y acarrea los efectos siguientes:

• Disminución del nivel de aceite en el cárter, que puede entregar una avería mecánica
• Modificación de la calidad, de las propiedades físicas y termodinámicas del refrigerante
• Disminución del rendimiento de los intercambiadores (evaporadores y condensadores) ; la pérdida de potencia puede llegar al 30% con los evaporadores equipados con tubos ranurados
• Retención de aceite en las « trampas de aceite » y las zonas de velocidad muy lenta. Este aceite puede volver de manera brusca y accarear un golpe de líquido. 
• Los daños ocasionados en los compresores de pistón son a menudo irreversibles.

2) ¿Cúales son las diferentes técnicas de separación de aceite?

Para permitir que el aceite, expulsado del compresor, vuelva al cárter, es necesario:

• Respetar las velocidades en las tuberías para que el aceite pueda circular. Sobre todo cuando el refrigerante está en fase gaseosa ya que así es poco miscible con el aceite.

 

• Utilizar un separador de aceite cuyo papel es el de recuperar una cantidad de aceite importante, y hacer que vuelva al cárter lo antes posible.

Las cuatro principales técnicas retenidas en el diseño y la fabricación de los separadores de aceite dedicados a las instalaciones frigoríficas son:

• La coalescencia: fenómeno por el cual dos sustancias idénticas, pero dispersadas, tienden a unirse.
• La centrifugación: esta técnica utiliza la fuerza centrifuga para separar fluidos de densidades diferentes.
• La reducción de la velocidad: esta técnica permite a las moléculas más pesadas que sigan su trayectoria, gracias a la inercia, mientras las moléculas más ligeras se dispersan en el volumen interno del separador de aceite.
• El cambio de dirección: esta técnica asociada con la precedente, permite aumentar la eficacia de separación de las gotitas (moléculas pesadas) presentes en el vapor (moléculas ligeras). Las gotitas conservan su trayectoria inicial, bajo el efecto de su masa y de su velocidad inicial, mientras el vapor está dirigido hacia el racor de salida del separador de aceite.

Los fabricantes de separadores de aceite dedicados a la refrigeración y el aire acondicionado utilizarán una o varias de estas técnicas de separación, según el grado de eficacia que buscan.

La coalescencia se puede realizar gracias a unos tamizes metálicos o unos cartuchos coalescentes, que será necesario sustituir de manera regular.

 

La centrifugación se puede realizar gracias a turbuladores, sistemas helicoidales, o una disposición específica de los separadores (ciclón).

3) Conclusión

La gestión del aceite en un circuito frigorífico será optimizado si uno se conforme con las 3 reglas siguientes:

• Respetar las reglas en cuanto a la dimensión de las tuberías para asegurar el retorno de aceite gracias a velocidades suficientes
• Elegir una marca de separador de aceite de calidad, que integre seriamente las diferentes técnicas de separación de aceite en el diseño de sus productos
• Seleccionar correctamente el separador de aceite.

4) Gestión del retorno de aceite

El separador de aceite asegura la separación del aceite contenido en el gas refrigerante.
El aceite recuperado en el separador vuelve al cárter(es) del (de los) compresor(es) gracias a uno de los sistemas de retorno de aceite presentados a continuación.

a : Circuito mono-compresor
b : Circuitos multi-compresores
c : Retorno de aceite alta presión

a : Circuito mono-compresor

En un sistema termodinámico con un solo compresor, se suele olvidar de la separación de aceite.
Sin embargo, sale a menudo necesaria, en particular cuando las distancias entre las camaras frías (vitrinas refrigeradas) y el compresor son largas.
En este caso, hay que conectar el separador de aceite a la tubería de descarga del compresor, y el aceite separado reintegra directamente el cárter del compresor.

Este tipo de montaje es simple y muy eficaz.
Con la gama muy amplia de separadores de aceite CARLY TURBOIL, es posible optimar su selección para las pequeñas potencias (< o = 80kW).

b : Circuito multi-compresores

En un circuito con varios compresores en paralelo (montaje en central), el sistema de gestión del aceite deber ser diseñado en función de la aplicación.
Por ejemplo, una instalación multi-compresores para un supermercado no funcionará de la misma manera que una instalación para un almacén frigorífico.
Es muy importante tener en cuenta todos los parámetros de funcionamiento de la instalación frigorífica para seleccionar el (los) separador(es) de aceite más adaptado(s).

Ciertos principios del retorno de aceite están descritos a continuación.

b-1 : Retorno de aceite a la aspiración

Un separador de aceite, único para todos los compresores, está conectado al colector de descarga de la central.
El retorno de aceite se efectua en el colector de aspiración.

El aceite presente en el colector de aspiración está aspirado por los compresores.
Entre los compresores y el colector, las pérdidas de carga no son rigurosamente idénticas.
Por eso, las cantidades de aceite aspiradas por los compresores pueden ser diferentes de las que se expulsaron, y acarrear diferencias de níveles entre los carteres de los compresores.
Unos niveles de aceite anormalmente altos o bajos pueden acarrear daños, y aun la rotura de los compresores.
Es posible mantener un nivel de aceite idéntico entre los carteres de los compresores instalando una tubería de equilibrado.
Esta tubería debe tener una sección suficiente para:

• Evitar fenómenos de sifonage entre los carteres
• Asegurar un equilibrado de los niveles de aceite entre los carteres 
• Asegurar un equilibrado de los PRESSIONS entre los carteres.
  (Referirse a las preconizaciones de los fabricantes de compresores frigoríficos)

b-2 : Retorno de aceite a los carteres

Para minimizar las diferencias de niveles de aceite en los carteres de los compresores, el retorno de aceite se puede realizar directamente hacia los compresores pasando por la tubería de igualación. 

 b-3: Retorno de aceite centralizado

Este dispositivo es el más utilizado desde que la central frigorífica:

• Alimenta un gran número de cámaras frías o de vitrinas refrigeradas
• Está ubicada a una distancia importante del (de los) condensador(es) y de los evaporadores.

Al poner en servicio la instalación, es necesario rellenar las trampas de aceite y los sifones.
Una reserva de aceite suficiente sale imprescindible.
El aceite separado vuelve hacia un depósito de aceite.
El depósito permite la alimentación de los reguladores de nivel de aceite, cuyo papel radica en mantener unos niveles de aceite constantes en los carteres de los compresores.

 El depósito de aceite está mantenido en sobrepresión en relación a los carteres de aceite de los compresores, de manera que se permita una buena alimentación en aceite de los reguladores de nivel de aceite.
El mantenimiento en sobrepresión del depósito de aceite está permitido por una válvula reguladora de presión que evacua el exceso de presión hacia el colector de aspiración.

b-4 : Uno separador por compresor

Se suele seleccionar el separador de aceite según la potencia máxima de la central frigorífica.
Cuando la central está equipada con más de 3 compresores, y que sólo uno está en marcha, la variación del caudal de gas refrigerante puede acarrear una disminución de la eficacia del separador de aceite.
Entonces se recomienda en estos casos la instalación de un separador por compresor.
Esta técnica permite por una parte que no haya límite en el número de compresores instalados en paralelo, y por otra parte que se puedan adaptar a todos los tipos de aplicaciones.
La asociación compresor/separador de aceite suele ser más fácil y la eficacia del separador está siempre óptima.
En función de lo complejo de la instalación, los retornos de aceite de los separadores se efectuarán directamente hacia los compresores correspondientes o hacia un depósito de aceite.

c : Retorno de aceite alta presión

Esta técnologia utiliza separadores de aceite sin mecanismo flotador.
El aceite separado se almacena en la parte inferior del separador de aceite y constituye así la reserva de aceite.
El aceite vuelve a los carteres de los compresores gracias a los reguladores de nivel de aceite electrónicos.
De hecho, el aceite está almacenado en alta presión y no puede volver dentro de los carteres ni directamente, ni gracias a los reguladores de nivel de aceite mecánicos.
Estos reguladores mecánicos no pueden funcionar con un retorno de aceite en alta presión porque su principio de funcionamiento radica en un equilibrio de fuerzas que actuan en un flotador.

Según lo complejo de la instalación, puede ser necesario utilizar un depósito de aceite adicional.
El depósito de aceite permite el almacenaje de una cantidad de aceite necesaria para rellenar los sifones y las trampas de aceite de la instalación.