Saltar la navegación

2.5.- Lubricantes.

Si tienes coche o moto conoces la importancia de lubricar el motor. Un motor sin aceite se gripa rápidamente. En el caso del motor frigorífico sucede lo mismo. En estos momentos hay distintos tipos de aceites que son más o menos adecuados dependiendo del refrigerante. Una característica importante es la miscibilidad. El aceite en una instalación frigorífica sale del compresor y circula por toda la instalación. El aceite que sale arrastrado por el gas de descarga o en fase vapor, puede constituir un obstáculo para el intercambio térmico si se acumula en evaporadores e intercambiadores; por ello, debe procederse a retirarlo de dichos puntos. La forma en la que esto se lleve a cabo dependerá de la miscibilidad del aceite con el refrigerante.

Que el refrigerante y el lubricante sean miscibles significa que forman una mezcla homogénea, es decir que la mezcla mantendrá las mismas proporciones en todo el recorrido. Otra propiedad es la solubilidad. Está indica que el lubricante es soluble en el refrigerante. La diferencia entre ambos conceptos radica en el hecho de que los dos fluidos si son miscibles forman una mezcla homogénea en cualquier proporción que se unan, en tanto que si son solubles tienen una capacidad limitada de dilución. Lo ideal es que ambos fluidos sean totalmente miscibles en todo el campo de temperaturas que pueden presentarse a lo largo del circuito.

Los aceites que se utilizaban en las instalaciones antes de la sustitución de los refrigerantes eran los aceites minerales MO (mineral oil, en inglés). A partir de la aparición de los nuevos refrigerantes se hizo necesario otros tipos de lubricantes.

  • Los lubricantes AB (alquilbencénicos) son los más indicados para instalaciones donde se empleaba aceite mineral (MO), antes de cambiar el refrigerante.
  • Los lubricantes POE (Poliol-eter) están especialmente recomendados para instalaciones nuevas equipadas con refrigerante HFC, con preferencia para R-134A, R-407C, R-410A, y R-404A.
  • Los lubricantes PAG (polialquilglicoles) lubricantes se utilizan para aplicaciones de aire acondicionado en automóviles equipados con R-134-A.

En la siguiente tabla puedes ver la compatibilidad entre los diferentes tipos de refrigerante y los tipos de lubricantes:

Compatibilidad de lubricantes
Gas MO (Mineral Oil) AB (alquilbencenos) M/A (Minerales Alquilbencénicos) POE (Poliol-eter) PAG (Polialquilglicoles)
HCFC Adecuado. Adecuado. Adecuado. Adecuado. No compatible.
HFC No compatible. Con limitaciones. No compatible. Adecuado. Con limitaciones.
HC Adecuado. Adecuado. Adecuado. Adecuado. Con limitaciones.
NH3 Adecuado. Con limitaciones. Con limitaciones. No compatible. Con limitaciones.

Miscibilidad es un término usado en química que se refiere a la propiedad de algunos líquidos para mezclarse en cualquier proporción, formando una disolución.

Ejercicios para Resolver

1.- Determinar la potencia necesaria (en kW) para conseguir un transporte de 4000 kcal/h desde el foco frío a –10 ºC hasta el foco caliente a 30ºC en un ciclo frigorífico ideal. Calcular el COPmax

2.- Efectuar el análisis termodinámico de un ciclo simple de compresión de vapor que utiliza R-134a como fluido frigorífico, con –35 ºC en el evaporador y 42ºC en el condensador. Hay un recalentamiento de 8ºC del vapor saturado en el evaporador y un subenfriamiento de 4ºC a la salida del condensador. El rendimiento isotrópico del compresor es del 82 % y la potencia frigorífica es de 10 kW. Calcular la potencia del compresor, el COP (Indice de potencia), la RC y el COP máximo. Utilizar el programa SOLKANE

3.- Dibuja sobre un diagrama de R134 a el ciclo frigorífico de un sistema que tiene una presión de alta de 9,5 bar y de 2,2 bar de baja. La temperatura a la entrada del compresor es de 9 ºC y a la entrada al dispositivo de expansión de 39 ºC

4.- Tenemos dos máquinas frigoríficas de 20 kW de potencia. Ambas operan entre –5ºC y 30ºC. Una de ellas funciona con el R32 y la otra con R-134a. Dibuja los ciclos frigoríficos si en ambas tenemos un sobrecalentamiento de 4ºC en el evaporador y un subenfriamiento de 5ºC en el condensador. Calcula el caudal de refrigerante necesario y determina cuál de ellas supone un menor consumo energético. Despreciar el resto de pérdidas y suponer un rendimiento isotrópico para el compresor de 0,8  en ambos casos (Utilizar Solkane).

5.- Se nos ha gripado el compresor de una máquina frigorífica:

  1.  ¿En qué consiste esta avería?
  2. ¿Cuáles pueden ser las causas?

6.- Realizar un estudio de una máquina frigorífica, enfriadora de agua, de 100 kW de potencia, funcionando con un ciclo simple.Sin embargo, se ha estropeado y debemos sustituir el refrigerante R-407C por el R-410A. La temperatura de condensación es de 40 ºC y la de evaporación de 5 ºC. El recalentamiento es de 5 ºC y el subenfriamiento de 8 ºC. El rendimiento isotrópico es de 0,78 y las pérdidas de presión y temperatura son las siguientes:

- Vaporizador:   0,1 bar

- Condensador:  0,08 bar

- Línea descarga: 0,07 bar  y subenfriamiento 1 ºC

- Línea aspiración:  0,05 bar  y sobrecalentamiento 1,5 ºC

Determinar todos los parámetros de funcionamiento con ambos tipos de refrigerantes, realizar un estudio comparativo y calcular el ahorro anual que supondría emplear el refrigerante de mayor eficiencia, sabiendo que funciona anualmente una media de 1 200 h a plena potencia en las condiciones señaladas, con un rendimiento del compresor del 82% (la potencia obtenida en Mollier es la potencia que el compresor da en su eje, que es un 82% de la potencia absorbida de la red eléctrica) y se paga a razón de 0,10 €/kWh. Utilizar el programa SOLKANE