Problemas Causados por el Aceite
Antes de ver el funcionamiento de un separador de aceite, dónde va instalado y algunas recomendaciones, discutiremos los problemas que causa la presencia del aceite en cada uno de los componentes y en otros accesorios del sistema. La severidad de los problemas varía con el tipo de sistema y el refrigerante empleado; ya que el bombeo de aceite hacia el sistema, no es de consideración en equipos pequeños de media y alta temperatura, como son los refrigeradores domésticos y unidades de aire acondicionado de ventana, los cuales están diseñados para que el aceite sea regresado al compresor por el mismo refrigerante. En sistemas más grandes o de baja temperatura, la presencia de aceite es algo que no debe ser pasado por alto y se deben tomar las precauciones necesarias para evitarlo. Aquí deben considerarse si los componentes están muy distantes unos de otros o si las líneas son muy largas, si se trata de un solo compresor o es un arreglo de varios compresores en paralelo, la temperatura ambiente, etc.
Los problemas con el aceite en los sistemas de refrigeración, generalmente están incluidos en una o más de las tres áreas siguientes:
1.Dilución en el cárter.
2.Retorno de aceite.
3.Estabilidad.
Cabe mencionar que algunos de los problemas con aceites de origen mineral, que eran más frecuentes en años pasados, en la actualidad son menos serios gracias a que los aceites para refrigeración han mejorado como resultado de la estrecha colaboración entre las industrias del aceite y la de refrigeración.
Los aceites lubricantes modernos de origen mineral, se preparan especialmente para ser utilizados en sistemas de refrigeración, con un alto grado de refinamiento y en algunos casos, tratados con aditivos para mejorar la estabilidad. Esta mejora en la relación aceite-refrigerante dentro de los sistemas, se debe a un mejor diseño de los equipos de refrigeración, al progreso en el proceso de la refinación del aceite, y sobre todo, al mayor conocimiento de cómo se comportan los aceites en los sistemas de refrigeración.
Como resultado del uso de aceites más estables, y con la ayuda de algunas protecciones como la ofrecida por los filtros deshidratadores, se han erradicado casi en su totalidad algunos de los problemas comunes causados por aceites de mala calidad; tal es el caso del “cobrizado”, los depósitos de barniz en la válvula y la línea de descarga, depósitos de carbón en los platos de descarga y la cera en las válvulas de expansión. Sin embargo, los problemas no han desaparecido por completo, y continúa la búsqueda para mejorar en la relación aceite-refrigerante.
Para lograr una mejor comprensión de por qué es importante separar el aceite del refrigerante, antes que llegue a otros componentes, comenzaremos por ver las relaciones que existen entre estos dos compuestos.
Relaciones Aceites - Refrigerantes. La relación más importante entre estos compuestos es la miscibilidad, misma que se define como la capacidad que tienen para mezclarse. Los refrigerantes son miscibles con los aceites en diferentes proporciones, dependiendo del tipo de refrigerante, la temperatura y la presión. El refrigerante disuelto en aceite hace que éste ultimo sea más fluido, existiendo una relación directa entre el grado de fluidez y la cantidad de refrigerante disuelto. Los refrigerantes que son más solubles en aceite tienden a mantener el aceite más fluido, haciendo más fácil su acarreo a través del sistema. Con los refrigerantes menos solubles, el retorno de aceite es más complicado.
Además de su miscibilidad con los refrigerantes, los aceites tienen una gran afinidad con estos; es decir, los aceites atraen y absorben los refrigerantes.
Otro aspecto muy importante de esta relación, es la forma en que afecta la viscosidad. Dependiendo del porcentaje de refrigerante en el aceite y de la temperatura, la viscosidad de la mezcla se ve disminuida. En las figuras 4.1 y 4.2 se muestran las viscosidades de la mezcla de R-12 con aceite 150 y 300, respectivamente. El número sobre la curva indica el porcentaje de R-12 en la mezcla y el resto es aceite; por ejemplo, la curva con el número 20, representa una mezcla de 20% de R-12 y 80% de aceite. Desde luego, la curva con el número 0 corresponde al aceite solo.
Relaciones Temperatura - Presión - Concentración. Cuando se mezclan el aceite y el refrigerante a una cierta presión y a una cierta temperatura, como sucede en el cárter del compresor o en cualquier otro punto del sistema, interviene otra variable: la cantidad de refrigerante disuelto en el aceite; es decir, la concentración, usualmente expresada en porcentaje de peso. En las figuras 4.3, 4.4 y 4.5 se muestran estas relaciones para los refrigerantes 12, 22 y 502, respectivamente. Con estas gráficas se puede tener una estimación de la cantidad de refrigerante disuelto en el aceite. Por ejemplo, en un sistema con R-22, cuando la presión de succión es de 60 psig, (figura 4.4) entonces la temperatura correspondiente de evaporación del refrigerante es de 1°C (34°F) y la temperatura de la mezcla refrigerante-aceite es de 50°C (122°F), por lo que la mezcla contendrá 8% de R-22 aproximadamente.
En seguida veremos algunos aspectos importantes de la relación de los aceites con los refrigerantes principales.
Refrigerante 12. Es completamente miscible con los aceites a cualquier temperatura y presión y en cualquier proporción. La mezcla de R-12 con aceite, forma una sola fase líquida en temperaturas tan bajas como -75°C. Esto significa que el aceite, puede mantener en solución una cantidad suficiente de R-12, y seguir conservando su fluidez a las temperaturas normales a que operan los sistemas con este refrigerante.
Refrigerante 22. Este refrigerante es menos soluble en aceite que el R-12, y bajo ciertas condiciones, su solubilidad puede ser tan baja y la viscosidad del aceite tan alta, que haya poca fluidez haciendo que el regreso del aceite al compresor represente un problema. A temperaturas entre -7 y 10°C se pueden formar dos capas, dependiendo del tipo de aceite y la cantidad presente del mismo (figura 4.6).
En seguida veremos algunos aspectos importantes de la relación de los aceites con los refrigerantes principales.
Refrigerante 12. Es completamente miscible con los aceites a cualquier temperatura y presión y en cualquier proporción. La mezcla de R-12 con aceite, forma una sola fase líquida en temperaturas tan bajas como -75°C. Esto significa que el aceite, puede mantener en solución una cantidad suficiente de R-12, y seguir conservando su fluidez a las temperaturas normales a que operan los sistemas con este refrigerante.
Refrigerante 22. Este refrigerante es menos soluble en aceite que el R-12, y bajo ciertas condiciones, su solubilidad puede ser tan baja y la viscosidad del aceite tan alta, que haya poca fluidez haciendo que el regreso del aceite al compresor represente un problema. A temperaturas entre -7 y 10°C se pueden formar dos capas, dependiendo del tipo de aceite y la cantidad presente del mismo (figura 4.6).
Esta condición de dos capas se conoce como “separación de fases”, y puede existir en concentraciones de aceite desde 0 hasta 60%. La capa superior es una mezcla rica en aceite, pero con una cantidad considerable de refrigerante; la capa inferior se puede considerar como refrigerante puro, aunque en realidad contiene una pequeña cantidad de aceite. La capa rica en aceite está en la parte superior debido a que el aceite es menos denso que el R-22 y “flota”.
La figura 4.6 muestra las condiciones de temperatura y concentración para el R-22 y un aceite mineral de viscosidad 300 SUS. Fuera de la curva, son completamente miscibles y forman una sola fase líquida. Pero en cualquier punto dentro de la curva, existirá una separación de dos capas líquidas. Por ejemplo, a -20°C, la capa rica en aceite (superior) contiene aproximadamente 52% de aceite y 48% de R-22 punto "A", mientras que la capa inferior contiene aproximadamente 97% de R-22 y 3% de aceite, punto "B".
Esta separación es ocasional y nunca ocurre cuando el sistema está en operación, sólo surgirá cuando el compresor esté parado por períodos largos, y puede presentarse en cualquier punto del sistema.
Refrigerante 502. El comportamiento del R-502 es muy similar al R-22 en cuanto a la formación de dos capas, pero es aún menos soluble en el aceite. En realidad, es tan poco soluble, que las dos capas están siempre presentes a las temperaturas normales de operación de un sistema. Esta separación no se forma sino hasta a temperaturas de más de 80°C y, al igual que con el R-22, la capa rica en aceite es la superior. Por ejemplo, en la figura 4.7, a una temperatura de -40°C la capa rica en aceite contiene aproximadamente 17% de refrigerante, punto "A". A esa misma temperatura, la capa inferior contiene aproximadamente 1% de aceite, punto "B". Dado que con el R-502 la solubilidad con aceite en fase líquida es tan baja, la separación de capas y el regreso del aceite al compresor es un poco más fácil que con R-22.
Refrigerante 134a. Actualmente, con este tipo de refrigerante se tiene muy poca experiencia sobre su comportamiento en el campo. Los fabricantes de este refrigerante han hecho pruebas y han publicado algunas de sus propiedades termodinámicas y de comportamiento con algunos materiales.
El R-134a no contiene cloro como los otros refrigerantes (12, 22 y 502), por lo que tiene poca solubilidad con los aceites minerales y sintéticos existentes de alkil benceno. En la tabla 4.8, se muestra la solubilidad de este refrigerante con algunos lubricantes minerales y sintéticos.
Las aplicaciones con nuevos refrigerantes como el R-134a, han demandado el desarrollo de nuevos lubricantes. Las propiedades deseables para estos lubricantes son:
Miscibilidad aceptable con el refrigerante, con o sin aditivos (idealmente de una sola fase en un rango amplio de temperaturas);
Buena estabilidad térmica para la mezcla;
Compatibilidad con los materiales del sistema;
Baja toxicidad, y Disponibilidad comercial a un costo razonable.
Con base en datos disponibles, parece que los lubricantes a base de glicoles de polialkileno (PAG), tienen las mejores propiedades para aplicación automotriz. Para las demás aplicaciones, se obtienen mejores resultados ya sea con lubricantes de poliol éster o PAG modificados.
Amoníaco. Este refrigerante no es miscible con el aceite; por lo que los sistemas con amoníaco, necesariamente deben utilizar separadores de aceite. De otra manera, se acumularían grandes cantidades de aceite en los componentes del sistema con los problemas consiguientes. Como el aceite es más pesado que el amoníaco líquido, éste se asienta en el fondo. La separación es rápida, y en cierta forma es una ventaja, ya que instalando válvulas en la parte baja de los componentes del sistema, se puede drenar el aceite.
Problemas en el Cárter Cuando un sistema es arrancado por primera vez, es de esperarse que parte del aceite en el compresor se mezcle con el refrigerante y abandone el cárter, de acuerdo a lo mencionado sobre la miscibilidad del aceite y el refrigerante. Después de algunas horas de operación, el aceite y el refrigerante llegarán a un equilibrio. Si baja mucho el nivel del aceite, lo que se puede observar en la mirilla se tendrá que agregar de aceite para tener el nivel de operación. Eso se hace una sola vez, y antes de agregar aceite una segunda vez, debe tomarse en cuenta que el aceite no sale del sistema a menos que haya una fuga de refrigerante. Si no existen fugas y el nivel de aceite baja con frecuencia, teniendo que agregarle aceite una y otra vez, esto puede significar que el aceite se está quedando atrapado en alguna parte del sistema. En el momento menos esperado, dicho aceite será atraído al compresor y posiblemente le causará daños, ya que como sabemos, los líquidos no se comprimen.
Otro problema frecuente es cuando el cárter se vuelve la parte más fría del sistema, lo que sucede en épocas defrío. Cuando el sistema está en operación, el cárter está caliente, pero durante un ciclo de paro prolongado, el compresor se enfría hasta la temperatura ambiente. El vapor de refrigerante en el sistema sigue la ley de los gases y emigra al cárter, donde con la baja temperatura se condensa y se mezcla con el aceite. Como ya vimos el aceite se diluye, disminuyendo sus propiedades lubricantes. Al arrancar el compresor, el cárter sufre una baja repentina de presión, provocando la ebullición violenta del refrigerante líquido y llevándose al aceite con él. Esto aumenta la cantidad de aceite en circulación a través del sistema, haciendo que el compresor opere sin lubricación por un tiempo hasta que el aceite vuelve a retornar, lo que algunas veces no sucede a causa de alguna que existía previamente.
Por otra parte, hay que recordar el comportamiento de algunos refrigerantes poco miscibles con el aceite, como es el caso del R-22, respecto a la separación de dos fases. En un ciclo de paro prolongado, si existe un porcentaje alto de refrigerante mezclado con aceite, la capa inferior será refrigerante casi puro, y los compresores con lubricación forzada por medio de bomba, al arrancar nuevamente, ésta succionará el líquido de la capa inferior que en este caso sería refrigerante puro en lugar de aceite. Los refrigerantes son excelentes solventes y no tienen ninguna propiedad lubricante. A este problema se le conoce como “arranque inundado”, y se caracteriza en que al arrancar el compresor y con la repentina reducción de presión en el cárter, se provoca un abundante espumado de la mezcla, la cual se puede observar a través de la mirilla. Figura 4.9.
Existen varios métodos para evitar estos tipos de problemas. El menos complicado es el uso de calentadores de aceite, a fin de mantener el cárter lo suficientemente caliente para asegurarse que nunca sea la parte más fría del sistema, y que el aceite esté siempre caliente para vaporizar y expulsar cualquier cantidad de refrigerante. Conjuntamente con este método, lo más recomendable es el uso de un separador de aceite.
Efectos del Aceite en Circulación
El aceite sale del compresor en forma de pequeñas gotas de rocío, junto con el gas refrigerante comprimido. Al circular junto con el refrigerante a través del sistema, el aceite está sujeto a cambios de temperatura, caliente en el compresor y frío en el evaporador, ciclo que se repite una y otra vez mientras esté en circulación. En el campo, es difícil determinar cuánto aceite está circulando con el refrigerante. Sería de mucha utilidad si se conociera la historia completa del equipo. En equipos grandes, se puede observar el nivel de aceite directamente en el cárter, sin embargo, si se ha agregado aceite varias veces, el nivel en el cárter puede no indicar la carga correcta de aceite. Si existen contaminantes en el sistema, el aceite se degrada formando carbón y lodo, que a la larga es dañino para todas las partes del sistema. El efecto global del aceite en circulación disminuye la eficiencia del equipo, requiriendo que el sistema trabaje por más tiempo e implicando mayores costos. Debe recordarse que los compresores no operan al 100% de eficiencia, pero evitando que el aceite circule en el sistema, su eficiencia es altamente optimizada. La pérdida de capacidad puede significar presencia de exceso de aceite en el sistema. Por ejemplo, un sistema que opera con baja capacidad, puede regresar a su normalidad después de un breve paro o después del ciclo de deshielo con gas caliente. El aceite en el evaporador puede ser arrastrado cuando el serpentín está más caliente de lo normal.
Comparando la temperatura de evaporación y la presión de succión, puede descubrirse la presencia de grandes cantidades de aceite; sin embargo, es difícil medir con suficiente precisión estas condiciones. La presencia de una pequeña cantidad de aceite no afecta grandemente la presión de vapor del refrigerante.
Ninguna parte del sistema es inmune a los efectos dañinos del aceite en circulación. Esto puede considerarse mejor siguiendo el curso de grandes cantidades de aceite a través del sistema.
Efectos en el Condensador
La presencia de aceite en el condensador también ejerce un efecto adverso, al reducir la capacidad de éste. Cualquier cantidad de aceite que entre al condensador, ocupará un volumen que debería ser utilizado por el refrigerante para condensarse. La capacidad del condensador se reduce en un porcentaje similar al del aceite en la mezcla. Por ejemplo, si en la mezcla refrigerante-aceite que llega al condensador, el 20% es aceite, la capacidad del condensador se reducirá en un 20% y el equipo tendrá que trabajar 20% más de tiempo para que circule la cantidad requerida de refrigerante. Además, el aceite recubre las paredes de los tubos por donde pasa, disminuyendo la transferencia de calor. Si a esto le agregamos que la mezcla aceite-refrigerante observa un comportamiento distinto al del refrigerante puro, lo cual incrementa la presión de condensación.
Si se obtuviera una mezcla de refrigerante líquido del condensador en un cilindro pequeño, el refrigerante se evaporaría dejando al aceite. Comparando el peso de la muestra con el peso del aceite, se puede determinar la concentración de aceite en el refrigerante. Sin embargo, se necesitan instrumentos para medir los pesos con precisión. Para una mayor exactitud, se puede usar un separador de aceite y remover una cantidad de aceite del refrigerante en un momento determinado.
Efectos en los Filtros Deshidratadores
El aceite por sí solo no ejerce gran efecto sobre los filtros deshidratadores en cuanto a reducir su capacidad deshidratante; antes bien, un buen filtro deshidratador debe tener la capacidad de limpiar el aceite sucio y eliminar algunos contaminantes, tales como ácidos y humedad. Sin embargo, cuando el aceite se ha descompuesto químicamente, las ceras y el lodo formados pueden reducir el área de filtración del bloque desecante o del cedazo, o taparlo totalmente. Si el sistema cuenta con un separador de aceite, no solamente reduce la circulación de aceite a través del filtro deshidratador, sino que los contaminantes sólidos producidos por el aceite se asentarán en el fondo del separador, evitando que lleguen al filtro deshidratador.
Efectos en los Dispositivos de Expansión
El aceite también ejerce efectos adversos en los dispositivos de expansión, como son el tubo capilar y las válvulas de termo expansión. En los tubos capilares el efecto es muy similar al que se observa en el condensador, ya que les reduce su capacidad volumétrica. Al circular aceite a través del reducido orificio del tubo capilar, disminuye el flujo de refrigerante y causa variaciones en la presión. También, el punto de ebullición del refrigerante se ve afectado por el aceite, y varía, dependiendo del porcentaje de aceite en la mezcla. Todo lo anterior afecta la habilidad del tubo capilar para controlar el flujo de refrigerante hacia el evaporador, provocando fluctuaciones en la temperatura de evaporación.
El aceite puede afectar de varias maneras las válvulas de termo expansión. La más conocida es la acumulación de ceras alrededor de la aguja, la cual se precipita de aceites minerales de base parafílica, principalmente, por la baja temperatura. Estas ceras obstruyen el orificio de la válvula y en ocasiones la tapan totalmente. Otro efecto del aceite al pasar a través de la válvula de termo expansión, es que le disminuye la capacidad volumétrica de una manera similar que en el condensador; es decir, el aceite ocupa un volumen en la mezcla, reduciendo la cantidad de refrigerante que entra al evaporador. También el bulbo de la válvula de termo expansión se ve afectado por el aceite en circulación, ya que éste recubre las paredes internas del tubo de la línea de succión, causando variaciones en la transferencia de calor, y consecuentemente, afecta el control que el bulbo pueda reflejar al sobrecalentamiento del gas de succión. Esta situación causa que la válvula de termo expansión fluctúe, y no es raro que se cambien válvulas buenas, pensando que son la causa del problema.
Efectos en los Evaporadores
Cuando hay exceso de aceite circulando en un sistema de refrigeración, el componente que más se ve afectado en cuanto a eficiencia se refiere, es el evaporador. En este componente la presencia de aceite afecta de varias maneras, siendo la peor de ellas la reducción en la transferencia de calor, debido a que las paredes internas de los tubos se recubren de una película de aceite que actúa como aislante, lo que trae como consecuencia un aumento en las temperaturas de evaporación y de los productos que se están enfriando, haciendo que el equipo trabaje por más tiempo. De igual manera, el evaporador se ve afectado en su capacidad volumétrica debido a la presencia del aceite. En la tabla 4.10 se muestra cómo se reduce la transmisión de calor en un evaporador con R-22.
Cuando hay aceite presente en el evaporador, el que se quede o no en ese lugar, depende de tres factores:
1.La viscosidad o fluidez del aceite.
2.La velocidad del gas refrigerante.
3.El diseño de la tubería.
El aceite por sí solo es bastante fluido y tiene relativamente baja viscosidad a temperaturas ordinarias. A temperaturas más bajas, el aceite adquiere mayor viscosidad haciéndose más difícil de escurrir o fluir. A temperaturas extremadamente bajas, se torna sólido. La habilidad de vapor del refrigerante para expulsar el aceite fuera del evaporador, depende de qué tan líquido o viscoso esté. Puesto que el refrigerante tiene muy baja viscosidad, las mezclas de aceite y refrigerante, tendrán una viscosidad intermedia entre la del refrigerante y la del aceite. La mezcla se vuelve menos viscosa mientras haya más refrigerante disuelto en el aceite.
El exceso de aceite en el evaporador también reduce la capacidad del sistema. En la figura 4.11 se muestra un resultado típico de esta reducción de capacidad en el evaporador con R-12.
A diferencia de los sistemas de amoníaco, los sistemas con refrigerantes halogenados, no están provistos de válvulas para drenar el aceite. Los evaporadores de expansión directa arrastran mucho aceite de regreso al compresor, pero los evaporadores de tipo inundado no son tan efectivos para regresar el aceite.
Evaporadores de Expansión Directa. En los evaporadores de expansión directa o “secos”, todo el refrigerante que entra se evapora completamente antes de llegar a la salida. El aceite presente en el refrigerante líquido alimen- tado al serpentín, permanece como aceite líquido. En la figura 4.12 se muestran los cambios que se llevan a cabo en el evaporador. A la entrada, se llena con refrigerante líquido que contiene una pequeña cantidad de aceite. Al avanzar a lo largo del evaporador, el refrigerante se evapora separándose del aceite. Al evaporarse todo el refrigerante, sube la temperatura. En la entrada, es muy baja la viscosidad de la mezcla de refrigerante y aceite. Cuando empieza el sobrecalentamiento del refrigerante evaporado, empieza a aumentar la viscosidad rápidamente, hasta que en algún punto a lo largo del evaporador se llega a un valor máximo. Entonces, al aumentar la tempe- ratura, disminuye lentamente la viscosidad. Es importante la ubicación de esta área de máxima viscosidad, puesto que es aquí donde la velocidad del vapor de refrigerante debe ser suficientemente fuerte para poder empujar el aceite a través de los tubos, hacia una zona donde la temperatura sea más alta y lo haga más fluido.
La viscosidad del aceite es importante porque un aceite muy viscoso o grueso, no es tan fácilmente arrastrado como uno delgado o con menos viscosidad. La viscosidad del aceite depende de la temperatura y la cantidad de refrigerante disuelto (Figuras 4.1 y 4.2). A bajas temperaturas de evaporación, el aceite se vuelve más viscoso y es menos miscible con el refrigerante. A ciertas temperatura- ras, la combinación de estos dos efectos es tan grande, que el aceite no es empujado a través de la línea de succión tan rápido como ingresa al evaporador, por lo que se va acumulando principalmente en el evaporador.
Si la válvula de expansión no está operando correctamente y no abre lo suficiente, esto permitirá también que se acumule aceite en el evaporador, ya que éste no va a regresar adecuadamente. Eventualmente, se va a acu- mular tanto aceite, que habrá muy poco espacio para el refrigerante líquido. Bajo estas condiciones, el evaporador perderá capacidad y no bajará la temperatura.
Evaporadores Inundados. Cualquier evaporador que utilice un control para mantener un nivel de refrigerante líquido, es un evaporador inundado.
En un evaporador inundado, el refrigeran- te líquido está presente todo el tiempo. El refrigerante se evapora de la superficie del líquido y mientras haya turbulencia y agitación considerable, hay poca probabilidad de que el vapor arrastre el aceite fuera del evaporador. El aceite que ingresa al evaporador se quedará, a menos que se haga un arreglo especial para removerlo. En esta situación, es importan- te hacer ese arreglo ya sea que a bajas temperaturas el aceite sea completamente miscible con el refrigerante líquido, o que se formen dos capas.
El R-12 es completamente miscible con el aceite aún a bajas temperaturas, y para evitar que se vaya acumulando en el evaporador, es necesario hacer un arreglo para que cierto porcentaje de refrigerante se derrame fuera del evaporador, hacia una cámara donde el refrigerante es evaporado fuera del aceite por medio de un intercambiador de calor, y el aceite sea regresado al compresor. La cantidad de líquido acarreado, se ajusta de tal forma, que la concentración de aceite que permanece disuelto en el refrigerante dentro del evaporador sea constante.
Con refrigerantes menos solubles como el R-22 y R-502, se forman dos capas a bajas temperaturas, dependiendo del tipo de aceite y la cantidad presente. Con estos refrigerantes, se debe hacer un arreglo para “sifonear” la capa de aceite de manera continua o intermitente. Aquí también, la capa de aceite se lleva primero a una cámara por medio de un intercambiador de calor, para que se evapore el refrigerante disuelto y el aceite sea retornado al cárter del compresor.
En cualquier caso, deberá llevarse un registro de todo el aceite agregado a un compresor. Esto se hace generalmente en una bitácora. Si se agrega aceite diario o cada dos días, particularmente en los sistemas de refrigerantes halogenados, es probable que se esté quedando atrapado en el evaporador. En un sistema de amoníaco, el aceite agregado deberá ser aproximadamente la misma cantidad del aceite drenado.
Efecto en Intercambiadores de Calor
Una buena forma de aumentar la temperatura del aceite que sale del evaporador, es instalando en la línea de succión un intercambiador de calor, utilizando el refrigerante de la línea de líquido. De esta manera, el refrigerante líquido que va a la válvula de termo expansión, calienta el vapor y el aceite de la línea de succión. Con esto se consigue aumentar el sobrecalentamiento del vapor y evitar que llegue refrigerante líquido al compresor. También, al aumentar la temperatura del aceite, éste se vuelve menos denso y fluye más fácilmente. A su vez, el refrigerante líquido se sub-enfría antes de llegar a la válvula de termo expansión, aumentando el efecto de refrigeración en el evaporador. Sin embargo, el objetivo principal de este intercambiador de calor no es calentar el aceite, sino intercambiar el calor entre el refrigerante líquido y el gas de succión, por lo que la presencia del aceite reduce la eficiencia del intercambiador.
En la figura 4.17, se muestra la ubicación de un intercambiador de calor a la salida del evaporador. Las temperaturas que se indican, son representativas de diferentes partes del circuito.
Efectos en el Compresor
Si un sistema de refrigeración no ha sido diseñado adecuadamente para que el aceite retorne al compresor, y de esta manera mantener un nivel correcto de aceite, o si no cuenta con un separador de aceite instalado, el aceite que sale del compresor se irá quedando atrapado en diferentes partes del sistema, principalmente en el evaporador. Este aceite tarde o temprano regresará repentinamente al compresor, sobre todo en el arranque, después de un periodo de paro prolongado, con muchas posibilidades de que entre por la succión a los cilindros. Cuando esto suceda, en su carrera ascendente tratando de comprimir el gas, el pistón golpeará el aceite, que como ya sabemos el líquido es incomprimible, producirá un efecto de "gato hidráulico", dañando algunas partes del compresor. Dependiendo de la cantidad de aceite, el golpe del líquido causará daños desde la ruptura a doblez de las válvulas del compresor, hasta la ruptura del cigüeñal. Además, habrá que considerar la sobrecarga del motor.
Efecto del Control de Capacidad
En los sistemas de refrigeración provistos con control automático de capacidad, en los que la línea de descarga de gas caliente está diseñada para cumplir los requerimientos de condiciones de carga total, la reducción de velocidad del gas de descarga, cuando se ha reducido la capacidad del compresor, da como resultado que se separe el aceite en la línea de descarga. Por lo tanto, es importante que en dichos sistemas de refrigeración se seleccione una línea de descarga de diámetro mínimo, para asegurar una velocidad del gas suficiente para transportar el aceite. La línea de descarga también deberá ser lo suficientemente grande, como para evitar una caída excesiva de presión en condiciones de operación a su capacidad total.
Puesto que el control de capacidad abarca un amplio rango, desde 100% hasta 25%, la selección adecuada del diámetro de la línea de descarga debe ser obligatoria.
Un separador de aceite instalado en la línea de descarga de un sistema de refrigeración con control de capacidad, reducirá la mezcla de refrigerante-aceite en la línea de descarga, y por lo tanto, disminuirá los problemas de manejo de aceite a velocidades reducidas del gas.
Cuando la carga se reduzca, la línea de descarga quedará considerablemente sobredimensionada.