El aceite para compresor de aire acondicionado y refrigeración

Lubricación en compresores de refrigeración y aire acondicionado

Lo primero que debemos tener presente es que los fabricantes de compresores que se emplean en estas aplicaciones siempre especifican el tipo de aceite que usa cada modelo producido; por lo tanto, debemos ceñirnos a cumplir con ellas.

Uno de los errores más comunes ocurre cuando se realiza el servicio y no se utiliza el aceite apropiado para reponer o agregar aceite al compresor, porque se puede provocar un daño al sistema debido a la incompatibilidad con el refrigerante y componentes del sistema. Además, en compresores herméticos y semiherméticos, el aceite se encuentra en íntimo contacto con los devanados del motor eléctrico, por lo tanto, debe tener buena compatibilidad, elevada resistencia dieléctrica y propiedades térmicas estables.

Los aceites lubricantes permanecen en el cárter del compresor, sin embargo, inevitablemente una pequeña cantidad circulará hacia el resto del circuito frigorífico porque es arrastrado por el refrigerante hacia la salida del compresor. El aceite lubricante debe ser capaz de resistir tanto una alta temperatura en la descarga del compresor como una baja temperatura en la válvula de expansión y en el evaporador. Debe ser lo suficientemente soluble con el refrigerante como para poder retornar al compresor, de manera que con el tiempo, este no se quede sin su carga de aceite, lo cual podría generar una falla mecánica.

Clases de aceites para compresores

Existen cinco clases o categorías de aceites lubricantes:

• Aceite Mineral (MO)
• Aceite Alkil Benceno o Alquilbenceno (AB)
• Aceite Polioléster (POE)
• Aceite Polialfaolefínico (PAO)
• Aceite Polialquilenglicol (PAG)

Los refrigerantes CFC (Cloro Fluoro Carbonados) empleaban aceites minerales y alquilbencénicos para la lubricación de los compresores. Los refrigerantes HCFC (Hidro Cloro Fluoro Carbonados) también los empleaban (los países del grupo A5 todavía usan el refrigerante R-22 que pertenece a los HCFC). Esto fue cambiando con la introducción de los refrigerantes sustitutos HFC (Hidro Fluoro Carbonados), los cuales no son miscibles con los aceites tradicionales del tipo mineral, y necesitan usar aceite del tipo sintético POE o PAG para lograr la miscibilidad adecuada y el retorno de aceite. Algunos refrigerantes naturales pueden usar aceite mineral o aceite sintético, pero el fabricante del compresor es quién recomienda cual usar.

Una característica importante de los aceites lubricantes sintéticos POE, es que son mucho más higroscópicos que los aceites minerales. Los aceites lubricantes PAG son aún más higroscópicos que los aceites lubricantes POE.

Como referencia mostramos el gráfico siguiente:

La siguiente tabla hay que tomarla solo como guía para mostrar la compatibilidad entre los aceites y los refrigerantes, porque lo repetimos: es el fabricante del compresor quien recomienda que aceite utilizar.

Funciones del aceite lubricante

Principalmente sirve para lubricar el espacio entre dos superficies sólidas que están en movimiento (una en relación de la otra) y reducir así la fricción entre ellas evitando su desgaste. Se logra colocando una película de aceite lubricante entre las superficies en movimiento para evitar el contacto de sólido con sólido, disminuyendo la fricción entre las dos superficies que rozan. Aún cuando las superficies en rozamiento pueden parecer a simple vista lisas y suaves, si se realiza un examen minucioso con un microscopio veremos que hay grandes asperezas como montículos y valles. Se debe agregar el lubricante suficiente para que forme una capa que pueda cubrir esas asperezas, de tal modo que ambas superficies en movimiento se desplacen flotando en el lubricante.

La función secundaria pero complementaria es que, dependiendo del diseño del compresor, también     ayuda a disipar el calor, así como sellar las válvulas, cilindros-anillos, cilindros-rotores en todos los tipos de compresores que tienen diferentes métodos de compresión.

Veamos gráficamente la lubricación entre dos superficies que pueden ser el eje de un compresor y la chumacera o cojinete o bocina o buje que le sirve de guía/soporte/apoyo:

Posición A: Las dos superficies metálicas están en contacto pero sin movimiento. El eje rodante en reposo sobre el cojinete. La fuerza normal FN del eje es igual a la fuerza de reacción FR del cojinete.

Posición B: Cuando el eje con su carga empieza a girar en el sentido horario, existe un rozamiento mecánico y el eje tiende a rodar hacia arriba.

Posición C: Como el aceite se adhiere a las dos superficies, la rotación arrastra al aceite entre ellas haciendo que el eje y el cojinete se separen. El eje al rotar actúa como bomba de aceite causando una alta presión en el área que soporta la carga, creando una película de aceite que ocasiona la separación completa entre el eje y el cojinete, haciendo que el eje flote en el aceite. Esa alta presión mueve al eje hacia la izquierda tomando una posición excéntrica.

La velocidad del aceite que se adhiere al eje rodante es igual a la velocidad periférica del eje y la velocidad del aceite en la superficie del cojinete es cero. Esa diferencia de velocidades crea la “fuerza de la viscosidad”, y por ello cuanto mayor sea la velocidad de rotación, mayor es la cantidad de aceite que penetra en la sección convergente y mayor será el espesor de la película de aceite (es la acción de bombeo del eje rotatorio). Una vez que se obtiene una película de lubricación, la fuerza de la fricción entre las dos superficies es la fuerza necesaria para mantener la lubricación, a ella la denominan “fuerza para cortar el lubricante” o “esfuerzo cortante” y es independiente de la naturaleza de las dos superficies sólidas.

Para entender mejor los fundamentos de la viscosidad es interesante conocer la Ley de la Viscosidad de Newton.

Propiedades que deben tener los aceites

• Bajo punto de floculación o precipitación: En los aceites minerales la separación de la cera existente en el   aceite que se llega a mezclar con el refrigerante puede crear una obstrucción en la válvula de expansión termostática, tubo capilar o controles de orificio. La temperatura o punto de FLOCULACION se determina mezclando 10% de refrigerante con 90% de aceite en un tubo de ensayo cerrado y luego se baja la temperatura hasta que aparezcan ceras o grumos que se precipiten. Es un valor importante porque si su valor es alto, a no muy bajas temperaturas de evaporación, esos grumos o ceras se depositarían en el evaporador del circuito frigorífico restándole eficiencia, evitando retorno de aceite al compresor y/o taponeando la válvula de expansión o tubo capilar. Este problema no lo tienen los aceites sintéticos por lo tanto no tienen punto de floculación.
• Buena estabilidad térmica: Debe soportar altas temperaturas porque no debe formar depósitos de carbón en el compresor, en lugares de alta temperatura tales como las válvulas de descarga del compresor.
• Buena estabilidad química: Debe tener pequeñísima o ninguna reacción química con el refrigerante o con materiales propios del circuito frigorífico.
• Bajo punto de fluencia: Que es la habilidad del aceite de permanecer en estado de fluidez a la temperatura más baja en el sistema. Punto de fluencia es la más baja temperatura a la cual todavía puede fluir.
• Buena miscibilidad y solubilidad: Propiedad de mezclarse fácilmente con el refrigerante. Asegura que el aceite retornará hacia el compresor, aunque una excesiva solubilidad puede resultar en el “lavado” del aceite lubricante de las partes móviles.
• Bajo punto de congelación: Esta temperatura a la cual el aceite empieza a congelarse debe ser la más baja posible. En aplicaciones de ultra-baja temperatura es muy importante conocerla.
• Bajo índice de viscosidad: Es la habilidad del aceite lubricante de mantener una buena viscosidad a altas temperaturas, una buena fluidez a bajas temperaturas y proveer una buena película de lubricante todo el tiempo.
• Alto punto de inflamación: Porque es la temperatura a la cual el aceite empieza a emitir vapores inflamables que pueden encenderse en contacto con una llama.
• Alto punto de combustión: Porque es la temperatura a la cual el aceite puede arder así se haya retirado la llama que le dio origen a la combustión.
• Alta resistencia dieléctrica: Debe ser alta porque es la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica. Importante en compresores herméticos y semiherméticos porque el aceite está en contacto con el bobinado de los motores eléctricos.

Tablas de propiedades que muestran los fabricantes de aceites

Aceite Mineral (MO)

Aceite Alquibenceno (AB)

Aceite Poliolester (POE)

Aceite para compresores con CO₂