Cómo Funciona un Separador de Aceite
El separador de aceite se instala en la línea de descarga, entre el compresor y el condensador, tal como se muestra en la figura 4.18. El aceite y el refrigerante en un sistema de refrigeración, forman lo que se conoce como mezcla, cosa que es diferente a un compuesto. En un compuesto los componentes sólo pueden ser separados por medio de cambios químicos. Una mezcla, por ser una unión física de componentes, puede separarse por medios físicos, tal y como sucede mediante un separador de aceite.
Un separador de aceite depende de tres factores básicos para su operación:
1. Reducción de la velocidad del gas refrigerante.
2. Cambio de dirección del flujo del gas.
3. Superficie de choque a la cual se va a adherir el aceite.
Estos tres requerimientos básicos, son incorporados en el diseño de los separadores de aceite. Ver figura 4.19
El gas de descarga sobrecalentado y cargado de aceite, sale del compresor a alta velocidad, y a través de la línea de descarga llega a la entrada del separador de aceite. Aquí, el refrigerante queda en estado gaseoso con un altísimo sobrecalentamiento y moviéndose a gran velocidad. El aceite tiene la misma velocidad pero en forma líquida, y como tiene mayor densidad que el refrigerante, su inercia también es mayor. Como el área de sección transversal de la cápsula del separador es mucho mayor que la del tubo de descarga, esto provoca una reducción en la velocidad del gas. Simultáneamente a esta reducción de velocidad, la mezcla de gas y aceite pasa a través de la malla de choque a la entrada, donde una parte del aceite es separado del gas refrigerante. Otro gran porcentaje del aceite se encuentra en forma de partículas más finas, las cuales sólo pueden ser removidas provocando que choquen unas con otras para formar partículas más pesadas. Esto sólo puede lograrse gracias al cambio de velocidad que sufre la mezcla de aceite y gas refrigerante, y a que las partículas de aceite tienen mayor densidad que el gas refrigerante.
El gas refrigerante una vez liberado de su alto contenido de aceite, fluye hacia abajo y hace un giro de 180° en U alrededor de la placa de choque, donde se separa aún más aceite debido a la fuerza centrífuga; ya que el gas refrigerante sobrecalentado puede cambiar de dirección más fácilmente, dejando abajo el aceite que es más pesado. Finalmente, el gas pasa a través de la malla de salida donde sufre una última depuración, antes de entrar a la línea de descarga, para luego recuperar su velocidad original debido a la reducción del diámetro. Una vez libre de aceite, el gas refrigerante sigue su paso hacia el condensador.
El aceite separado escurre al fondo, donde se encuentra un depósito adecuado para acumularse, hasta que alcance un nivel suficiente para balancear el flotador y accionar la válvula de aguja, la cual permite el regreso del aceite al cárter del compresor. El flujo de aceite hacia el cárter, es provocado por la diferencia de presiones entre la alta presión del gas en el separador y la baja presión en el cárter. Siempre va a permanecer en el separador una pequeña cantidad de aceite, lo suficiente para que con otro poco que se acumule, se accione el mecanismo del flotador.
De manera similar a como el aceite es separado del gas refrigerante, también se puede observar cómo cualquier partícula extraña, como rebabas de metal o carbón, son separadas y precipitadas en forma de lodo que se va acumulando en el fondo del separador de aceite. Los separadores de aceite que fabrica Valycontrol, S.A. de C.V., llevan además un imán en el fondo, para capturar las partículas metálico-ferrosas.
La válvula de aguja operada por el flotador, está ubicada a cierta altura del fondo, para que sólo aceite limpio sea regresado al compresor.
Además de su función principal que es la separar el aceite del gas refrigerante, el separador de aceite cumple con otros objetivos:
1. Asegura una adecuada lubricación para el compresor.
2. Reduce el nivel de ruido generado por las pulsaciones.
3. Disminuye el tiempo de trabajo del equipo y reduce el consumo de energía.
4. Permite que la válvula de expansión opere a su máxima eficiencia reguladora.
5. Asegura una transferencia de calor máxima y continua en el evaporador.