Criterios para la elección de aceite en sistemas de refrigeración con amoniaco.

Este articulo va destinado a responsables de instalaciones o encargados de mantenimiento de plantas frigorificas, que tienen la respondabilidad de elegir un aceite adecuado para su instalación.  

Con la informacíon ténica que podrán leer en el artículo, podrán conocer las ventajas e inconvenientes de todos los tipos de aceites que se comercializan para instalaciones de frío industrial.

 

1. ¿Cuál es la finalidad de este  artículo?

La divulgación del conocimiento técnico acumulado por mayekawa
 después de muchos años de experiencia.

 

2. ¿A quién va destinada la siguiente información técnica?

A responsables de instalaciones o encargados de mantenimiento de plantas frigoríficas que tienen la responsabilidad de elegir un aceite adecuado para su instalación.

 

3. ¿Por qué mayekawa
 se preocupa de informar sobre aceites en instalaciones de amoniaco?

mayekawa
 participa en las necesidades y problemas de sus clientes. Y con la experiencia acumulada aporta soluciones técnicas y de producto a dichas necesidades. En este caso ha identificado un problema creado por la humedad en sistemas de amoniaco, que hace poco recomendable el uso de aceites minerales de cualquier tipo, tal y como ya indicaban hace muchos años los textos de referencia en refrigeración industrial.

Una buena selección de aceite va más allá de conseguir que se produzca una correcta lubricación. En realidad sólo un aceite que no cause problemas en el resto de la instalación, además de lubricar, se puede considerar una elección correcta.

 

4. Objetivo del lubricante:

Como hemos dicho, su misión es lubricar y convivir con los elementos del sistema sin deteriorarlos. También deberá  de ser capaz de transitar por el sistema sin congelarse, reaccionar químicamente con los elementos que componen el sistema,  o desprenderse de alguno de sus componentes, de tal modo que al final del sistema sigamos teniendo aceite en condiciones aceptables y una instalación sin residuos o componentes deteriorados.

 

5. Fundamentos para la elección del lubricante:

Además de lubricar correctamente alargando la vida de los elementos en fricción, deberemos seleccionar un aceite que no tenga estos efectos adversos:  

1.- Reacción química con la humedad del sistema produciendo lodos.

2.- Reacción química con los elastómeros del compresor y de la instalación, produciendo fugas de amoniaco.

3.- Separación de los elementos que componen el aceite cambiando sus propiedades básicas.

4.- Congelación del aceite como consecuencia de sus nuevas propiedades.

5.- Vaporización de aceite en la compresión migrando al sistema. 

 

6. Tipos de lubricantes en el mercado: En el mercado podemos encontrar tres tipos de aceites:

A. Mineral de base nafténica o parafínica, incluidos los minerales hidrocracked.

B. Sintético de base alquilbencénica.

C. Sintético de base Poly Alpha Olefine (PAO)

 

7. ¿Cuál les propone mayekawa
 en instalaciones frigoríficas inundadas de amoniaco?

En instalaciones con amoniaco, mayekawa
 les recomienda un lubricante sintético de base alquilbencénica, o en su defecto, un lubricante sintético PAO.

Entre los motivos por los que les recomendamos un aceite de base alquilbencénica destacamos principalmente tres:

1) Por no generar lodos en las posibles reacciones con el agua del sistema.

2) Por migrar la menor cantidad posible al sistema en fase vapor.

3) Por durar casi cuatro veces más que un aceite de base mineral, por lo que su impacto precio se diluye en el tiempo con respecto a éste.

Para aplicaciones de ultra-congelación recomendamos usar un aceite sintético de base PAO.Por lo general, su coste es algo mayor que el del lubricante sintético de base alquilbencénica, pero también es compensado por su mayor vida útil.

 

8. PROS y CONTRAS de cada uno de ellos.

A) Mineral de base nafténica o parafínica, incluidos los minerales hidrocracked: 

PROS:

Precio: Resulta el más económico.

CONTRAS:

1. En instalaciones susceptibles de tener agua, especialmente en todas aquellas con amoniaco, genera lodos a partir de las posibles reacciones químicas que tiene de forma natural con el agua. Estos lodos pueden comprometer la separación de aceite al saturar de suciedad los filtros coalescentes, aumentando la migración de aceite al sistema.

2. Tiene una alta presión de vapor, y por tanto, produce la mayor migración al sistema en fase vapor.

3. Afecta a la estructura de los elastómeros.

B) Sintético de base alquilbencénica:

PROS:

1. Previene la formación de lodos al ser más inerte en las posibles reacciones con el agua.

2. Reduce la migración de aceite a la instalación, debido a que produce en torno a un 20% menos aceite en fase vapor que los aceites minerales.

3. Es más respetuoso con los elastómeros, y por tanto, beneficia el funcionamiento de estos componentes.

4. Dura casi cuatro veces más que un aceite de base mineral, conservando sus propiedades ideales de viscosidad.

CONTRAS:

1. Tiene un precio ligeramente superior a los de base mineral.

C) Sintético de base PAO:

PROS:

1. Previene la formación de lodos al ser más inerte en las posibles reacciones con el agua.

2. Produce en torno a un 99% menos aceite en fase vapor que el sintético de base alquilbencénica.

3. Permite la lubricación con ISO 68 a temperaturas muy bajas de hasta -45ºC, debido a tener una menor temperatura de congelación.

CONTRAS:

1. Precio: Resulta el más costoso.

2. Es menos respetuoso con la estructura de los elastómeros que los de base alquilbencénica.  

 (Nota: Los últimos PAO llevan en su composición una pequeña proporción de alquilbencénico, ayudándoles a ser más respetuosos con los elastómeros).

 

9. Referencias técnicas bibliográficas en las que nos basamos para realizar este artículo:

A) Aplicación recomendada para los lubricantes sintéticos de base alquilbencénica:

Los lubricantes sintéticos de base alquilbencénica están especialmenterecomendados para aquellas instalaciones frigoríficas de amoniaco con problemas potenciales de oxidación. (Más información en Stoecker, 1998. Chapter 15.2).

Lubricantes sintéticos de base alquilbencénica están recomendados por el fabricante para instalaciones frigoríficas inundadas de amoniaco.

B)Indicador de compatibilidad lubricante-elastómero: ANILINE POINT:

Un indicador general de la compatibilidad lubricante-elastómero es el Aniline Point. Aplicaciones con Aniline Point alto, utilizando aceite de base mineral, podría causar contracción en las juntas tóricas, incluso fugas en el sellado. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.7)

Sin embargo, los lubricantes sintéticos se comportan de forma diferente. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.4). Los lubricantes de base alquilbencénica tienen un Aniline Point más bajo que los aceites minerales de la misma viscosidad. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.7). 

Los lubricantes sintéticos de base alquilbencénica ofrecen un equilibrio perfecto en términos de compatibilidad con los materiales de sellado.

C) POUR POINT:  Pour Point describe la menor temperatura a la que un refrigerante puede circular. 

Los lubricantes sintéticos se aproximan a su Pour Point de forma gradual. Este parámetro se determina exponiendo al lubricante a bajas temperaturas por un corto periodo de tiempo. Periodos prolongados de exposición, incluso a temperaturas superiores al pour point, podrían solidificar el lubricante. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.7)

Los lubricantes sintéticos permiten temperaturas más bajas de evaporación con amoniaco respecto a otros lubricantes de base mineral. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.4)

Los lubricantes sintéticos de base alquilbencénica se aproximan gradualmente a su Pour Point y permiten muy bajas temperaturas de evaporación.

D) Migración de aceite y presión de vapor de los lubricantes:

La presión de vapor del aceite tiene una relación directa con la cantidad de aceite fase vapor que se producirá en la compresión. Este aceite en fase vapor no puede ser separado por ningún sistema mecánico como el empleado en las unidades de compresión. En conclusión, es importante contar con un aceite de baja presión de valor. (Más información en Stoecker, 1998. Chapter 15.2)

Los lubricantes sintéticos presentan mejores presiones de vapor, 20% más bajas que un aceite de base mineral. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.7)

Los lubricantes sintéticos de base alquilbencénica presentan presiones de vapor más bajas que otros lubricantes nafténicos. 

E) Estabilidad con respecto al incremento de la temperatura y de la oxidación:

Los lubricantes sintéticos presentan una mejor estabilidad con temperaturas altas y frente a la oxidación, respecto a lubricantes de base mineral. (Más información en ASHRAE Handbook – Refrigeration, 1997. Chapter 7.4)

La mayor y casi exclusiva causa de contaminación sólida atribuible a los cambios de aceite es la oxidación del mismo que, a su vez, es causada por la presencia de aire, agua, y/o partículas finas de metal. (Más información en Stoecker, 1998. Chapter 15.8)

La oxidación incrementa la viscosidad del aceite y produce ácidos orgánicos que incrementan el TAN (Total Acid Number) propio del aceite. El TAN debe ser menor que 1.0 en condiciones normales. (Más información en Stoecker, 1998. Chapter 15.8)

F) Influencia de la viscosidad en la lubricación:

Con viscosidades excesivamente altas son de esperar consumos energéticos altos en el compresor. Por el contrario, viscosidades muy bajas supondrían una pérdida de la efectividad del sellado, de forma que se perdería eficiencia volumétrica y se verían dañadas las propiedades de lubricación. (Más información en Stoecker, 1998. Chapter 15.4)

Los lubricantes sintéticos de base alquilbencénica han sido ensayados de modo que consiguen unas condiciones óptimas de lubricación, bajo prescripción del fabricante. Para una selección recomendamos estándares ISO 68 e ISO 46.

 

BIBLIOGRAFÍA

1. American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers, Atlanta, Georgia, from the 1997 ASHRAE handbook – Refrigeration, Chapter 7.

2. Stoecker, W. F. “Industrial Refrigeration Handbook”. Mc Graw Hill, 1998. Chapter 15.

 

10. Conclusiones:

La elección del lubricante alquilbencénico reúne todas las características deseables en un aceite, incluida la de un precio razonable y una larga vida útil. Los PAO también son una buena opción.

Los aceites minerales son perfectamente válidos en sistemas que no contengan humedad. Extremando las precauciones se puede conseguir un grado de humedad mínimo pero no suele ser frecuente. Analice el amoniaco de su instalación y decida. 

Existen muchos fabricantes de aceite alquilbencénico y PAO en el mercado. Si necesitan nuestro consejo estamos a su disposición.

 

Atentamente, Pedro Nogal.

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