8. Lubricantes en el sistema de refrigeración de cámaras frigoríficas
Los compresores de refrigeración requieren de un lubricante que, además de mantener aceitadas sus partes mecánicas, sirva como barrera para separar el gas del lado de la descarga del de la succión. También actúa como medio enfriante, transfiriendo el calor de los bujes, y de todos los elementos del mecanismo del compresor, al cárter, de donde es enviado a las paredes del compresor. Generalmente, mientras se tenga una mayor viscosidad en el lubricante, será mejor el sellado y menor el nivel de ruido.
En un sistema hermético o semihermético, en donde el motor eléctrico es expuesto al gas refrigerante y al aceite, se requiere de un lubricante con propiedades dieléctricas. El refrigerante va transportando una pequeña porción de lubricante a lo largo del sistema de refrigeración. Este lubricante debe regresar al compresor rápidamente y ser capaz de fluir en bajas temperaturas, estar libre de partículas suspendidas, o de elementos tales como la cera, que pudieran tapar el control de flujo, o quedarse depositadas en el evaporador y afectar la transferencia de calor. En el sistema hermético, el lubricante sólo debe de cargarse una vez y debe durar toda la vida del compresor. La estabilidad química requerida –en la presencia de gas refrigerante, metales, barniz aislante del motor eléctrico del compresor y contaminantes– es tal vez la característica
que hace diferentes a los lubricantes para sistemas de refrigeración de los que se usan en otras aplicaciones.
8.1 Lubricantes minerales
Los lubricantes minerales, obtenidos por destilación del petróleo, deben seleccionarse especialmente para:
• Soportar diversas condiciones de trabajo.
• Ser un excelente lubricante a altas temperaturas.
• Permanecer estable en un amplio rango de temperaturas.
• Tener la capacidad de mezclarse adecuadamente con el refrigerante (miscibilidad) de manera que la proporción de aceite que viaja por el sistema, transportado por el gas refrigerante, permanezca unido a él y regrese al cárter del compresor.
• Tener un índice de viscosidad alto, sin que al bajar su temperatura en el evaporador aumente su viscosidad y tienda a quedarse atorado en él, separándose del refrigerante que vuelve al compresor.
• Tener un punto de floculación bajo (temperatura a la cual el componente parafínico de un aceite mineral se solidifica, depositándose como sedimento, lo cual invariablemente se produce en el dispositivo de expansión, creándose, como consecuencia, una restricción al flujo de refrigerante, que puede llegar a convertirse en obstrucción permanente).
• Tener higroscopicidad, definida como la capacidad de retener humedad mediante la interacción de fuerzas de atracción molecular de una sustancia con el agua.
Éstas son las principales propiedades que se deben buscar en un aceite lubricante de refrigeración.
Los sistemas de refrigeración que utilizan refrigerantes CFC y CFC trabajan con aceite mineral.
8.2 Lubricantes sintéticos tipo alquilbenceno
Los lubricantes sintéticos tipo alquilbenceno, debido a sus características sobresalientes en propiedades lubricantes y sobre todo a su alta estabilidad química y térmica, y a la ausencia de parafinas, han sustituido a los aceites minerales en sistemas que funcionan con gases CFC o HCFC. El hecho de que sean altamente higroscópicos es considerado por los fabricantes de compresores como una variable manejable. Esto mediante la implementación de medidas de control de humedad durante la producción y carga del lubricante, así como la creación de las condiciones aceptables en un sistema, para alcanzar niveles de deshidratación máximos, que se logran mediante el empleo de filtros secadores de suficiente capacidad, y un efectivo procedimiento de deshidratado del sistema mediante un proceso de alto vacío.
8.3 Lubricantes sintéticos tipo polioléster
Los lubricantes sintéticos denominados polioléster son muchísimo más higroscópicos que los aceites minerales, aun comparados con los sintéticos tipo alquilbenceno. Sus niveles de saturación de humedad son del orden de 1000 partes por millón (ppm), en comparación con 100 ppm de los aceites minerales y 200 ppm de los alquilbencenos. Por lo tanto, las precauciones
necesarias durante su carga, así como los niveles de humedad requeridos, son igualmente estrictos y deben de emplearse métodos controlados con cuidado durante su uso.
• Al abrir una lata de aceite polioléster se debe utilizar, de inmediato, todo su contenido, vaciándolo en el interior del sistema sin pérdida de tiempo, y proceder a hacer el vacío al sistema, debido a que el solo contacto del lubricante con el aire atmosférico provoca que sus niveles de humedad aumenten por encima de los valores tolerables para el sistema de refrigeración.
• No se debe cargar el sistema usando un embudo, sino mediante una bomba de aceite, ya que sólo se dispone de 12 minutos antes de que el aceite se vuelva húmedo.
• De quedar algo de aceite en el interior de la lata, deberá desecharse.
• Si se excede el tiempo con el sistema abierto, una vez que el lubricante se vuelve húmedo es irreversible el proceso, ya que el enlace que se forma entre la humedad y el lubricante es a nivel molecular, es decir, que ni con el vacío ni con los deshidratadores se podrá recomponer.
8.4 Compatibilidad de refrigerantes con aceites lubricantes
MO: aceite mineral AB: aceite alquilbenceno POE: aceite polioléster
9. Controles eléctricos usados en cámaras frigoríficas
Los circuitos eléctricos de control pueden ser muy sencillos o extremadamente complicados, dependiendo de los requisitos de control de un sistema en particular.
La función básica de la mayoría de los dispositivos de control consiste en conectar o interrumpir un circuito eléctrico que controla un contactor, una bobina solenoide o alguna otra parte eléctrica del sistema. Se encuentran en el mercado controles que conectan o interrumpen un
circuito al subir o bajar la presión o la temperatura. El tipo de acción requerido depende de la función del control y del medio que ha de controlarse.
El punto en el que un control cierra un contacto y establece un circuito se llama punto de conexión. El punto en el que un control interrumpe el circuito (abre su contacto) se llama punto de desconexión. La diferencia entre los puntos de conexión y desconexión se conoce como el diferencial.
Un diferencial muy pequeño mantiene un control preciso, pero puede motivar ciclos cortos en el compresor. Un diferencial grande proporcionará un mayor ciclo de funcionamiento, pero tal vez produzca fluctuaciones en la presión o temperatura que está siendo controlada. Por lo tanto, el diferencial de funcionamiento normal debe ser un valor intermedio.
El diferencial puede ser fijo o ajustable, según sea la construcción del control. El ajuste varia según el tipo y el fabricante. En ciertos controles, los puntos de conexión y desconexión pueden colocarse en los puntos deseados. En muchos controles de presión, el diferencial es ajustable y ello afecta el punto de conexión y desconexión.
9.1 Controles de voltaje de línea y bajo voltaje
Los controles del voltaje de línea están diseñados para funcionar al mismo voltaje que el que ha sido suministrado al compresor. Comúnmente se utilizan los controles a 110 y 220 voltios, encontrándose también controles a 440 voltios, aunque éstos rara vez se utilizan debido al peligro que representan.
Los códigos locales con frecuencia exigen controles de bajo voltaje, para esto se utiliza un transformador en el circuito de control que reduce el voltaje de la línea al voltaje requerido por el control, y que normalmente es de 24 voltios.
9.2 Selección del sistema de control
El tipo de controles seleccionados para cualquier sistema dependerá de muchos factores: antigüedad del equipo, tamaño, ubicación de sus componentes, costo relativo, e incluso las preferencias del diseñador. Las unidades más antiguas en la clase pequeña y de tamaño medio casi siempre utilizan controles eléctricos. Existe una preferencia hacia los controles electrónicos en vista de su costo bajo, precisión y de las características adicionales de rendimiento que son capaces de llevar acabo.
Independientemente del tipo de control, la función que se realiza puede ser la misma. Un tipo distinto de control puede realizar la misma función de una manera diferente.
La disponibilidad de los chips microprocesadores ha incrementado de manera significativa la popularidad de los controles de estado sólido. Un minúsculo chip contiene todo un sistema de control, el cual reemplaza circuitos completos que antes utilizaban dispositivos electromecánicos. Además, dichos chips son muy eficientes en el uso de la energía y consumen mucho menos energía que los dispositivos que han reemplazado.
El técnico que está planeando dar servicio a una amplia variedad de equipo de refrigeración debe estar familiarizado con los sistemas de control eléctrico y electrónico. Ambos tipos de
control son comunes en trabajos de tamaños pequeño y mediano, que constituyen la parte más importante del mercado.
Termostato. Un termostato actúa para conectar o interrumpir un circuito en respuesta a un
cambio en temperatura. Existen numerosos tipos de termostatos mecánicos, que van desde un simple interruptor bimetálico a interruptores múltiples que actúan con la señal de bulbos sensibles remotos. Los termostatos tienen un punto de control fijo o bien son ajustables.
Normalmente, un termostato de refrigeración cerrará su circuito con una elevación de la temperatura y lo interrumpirá con un descenso de ésta.
Presostato de baja presión. El presostato de baja presión tiene dos aplicaciones en
refrigeración: protección contra cargas bajas y control de temperatura en el espacio refrigerado. Este presostato se emplea como protección en una carga baja ajustando el control de modo que se abran los contactos cuando exista un valor por debajo de la presión de funcionamiento normal del evaporador.
Este es un control electromecánico, la conexión mecánica se conecta al lado de baja presión del compresor. También se puede conectar a la tubería o válvula de servicio de succión. La conexión eléctrica se conecta en serie con el compresor; el presostato controla el paro y arranque a través de un relevador. Este tipo de control se puede ajustar para que el compresor pare y arranque en respuesta a la presión (para evitar que trabaje en vacío).
Algunos técnicos conectan el control de baja presión para realizar el ciclo bomba fuera (recuperar el refrigerante del evaporador cuando el termostato abre sus contactos). En el comercio estos controles se encuentran de tipo individual o dual con el control de alta presión.
Presostato de alta presión. Un control de alta presión es sensible a la presión de descarga del
compresor y normalmente se utiliza para parar el compresor si se presenta una presión excesiva. Deberá utilizarse el control adecuado de alta presión para el tipo de refrigerante del sistema, puesto que el límite de presión permisible varía según los diferentes refrigerantes. Un control de alta presión cierra un contacto al bajar la presión y lo abre cuando aumenta. Existen controles de restablecimiento manuales o automáticos, dependiendo de la elección del funcionamiento deseado del sistema.
Este control también es electromecánico; la conexión mecánica se conecta en el lado de alta presión del compresor; además, se puede conectar en la tubería o válvula de servicio de descarga. La parte eléctrica se conecta en serie con el control de baja presión, termostato y relevador para proteger al compresor de daños probables si presenta altas presiones. Estos tipos de controles se ajustan a la presión que se requiere que abra sus contactos.
Control para el ciclo del ventilador del condensador. Con el fin de mantener constante la
presión de condensación en unidades enfriadas por aire durante condiciones de baja temperatura ambiente, se utiliza frecuentemente un control de presión que interrumpe el circuito del ventilador del condensador al bajar la presión de condensación y lo conecta al subir ésta. Con frecuencia este control se define como un control de alta presión de acción inversa, puesto que actúa en forma inversa que un control de alta presión normal.
Control de seguridad de presión de aceite. Se han creado controles especiales de presión
con el fin de proteger al compresor contra la pérdida de presión de aceite; el control diferencial electromecánico se muestra en la figura 38.