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EL SEPARADOR DE ACEITE

1. EFECTOS GENERALES DEL ACEITE EN UN SISTEMA FRIGORÍFICO

El refrigerante es la sustancia de trabajo que debe circular por todos los componentes de un circuito de refrigeración para lograr el enfriamiento en el evaporador. El aceite se requiere para lubricar el compresor. Estas dos sustancias pueden mezclarse en diferentes porcentajes según el tipo de refrigerante, la temperatura y la presión. Ciertas cantidades de aceite saldrán siempre del cárter del compresor junto con el refrigerante.

La función de un separador de aceite es separar el aceite del refrigerante y regresarlo al cárter del compresor antes de que ingrese y se quede en otras partes del sistema. El aceite no es un refrigerante, su función es lubricar todos los mecanismos en fricción y sellar el espacio entre cilindro y pistón del compresor o entre los elementos metálicos que rotan en compresores rotativos, scroll y de tornillo. Una ventaja adicional que se obtiene al instalar un separador de aceite es el efecto silenciador en las pulsaciones del gas de descarga desde el compresor, lo cual reduce el nivel de ruido.

Sometido a elevadas temperaturas en el compresor y en el condensador, bajas temperaturas en el evaporador en repetidos pasajes de circulación, cuando hay presencia de contaminantes, el aceite en circulación forma fango de carbono, que es perjudicial para todas las partes del sistema. Además, el efecto total del aceite en circulación es la disminución de eficiencia del equipo, por lo tanto requiere mayor tiempo de funcionamiento y por ende los costos de operación suben.

Cuando el aceite deja el compresor acompañando al gas de descarga, una parte de aquel recubrirá las paredes de los tubos por donde pase y reducirá la velocidad de transferencia del calor, lo que a su vez disminuirá la capacidad del condensador. El aceite también reduce la capacidad volumétrica del condensador en la medida en que reduce la cantidad de refrigerante por la cantidad de su propio volumen; es decir, si el 10% de la mezcla de líquido y aceite es aceite, entonces solo el 90% será refrigerante y por lo tanto la unidad debe operar durante un tiempo más prolongado para pasar la cantidad requerida de refrigerante a través del condensador.

Probablemente la mayor pérdida de eficiencia ocurre en el evaporador. En primer lugar, el efecto volumétrico se siente también aquí. En segundo lugar, y con un efecto mucho más perjudicial, las superficies internas del evaporador se recubren con una película de aceite. Esta película actúa como un aislante muy eficaz, que reduce en gran medida la velocidad de transferencia de calor del evaporador y genera temperaturas más elevadas en el lado de baja y en el medio que debe enfriarse, así como ciclos de funcionamiento más largos.

Cuanto más baja sea la temperatura del evaporador más perjudicial es el efecto del aceite porque aumenta tanto su viscosidad que se vuelve como una cera pegada a las paredes de los tubos.

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2. CUANDO ES RECOMENDABLE EL USO DE SEPARADOR DE ACEITE

3. EL RETORNO DE ACEITE

El separador de aceite se recomienda para:

•Aplicaciones de baja temperatura de evaporación (congelación).

•Aplicaciones de temperatura media (refrigeración), cuando la unidad condensadora queda más alta que la unidad evaporadora.

•Aplicaciones donde las tuberías de refrigeración sean muy largas, por ejemplo: supermercados y equipos de aire acondicionado tipo Split decorativo o para ductos con Unidades Condensadores muy distanciadas de las Unidades Evaporadoras (ver distancias recomendadas por los fabricantes).

•Cuando no hay seguridad de que las tuberías de refrigeración estén adecuadamente dimensionadas.

La función del separador de aceite es asegurar el correcto retorno de aceite de compresor pero no es 100% eficiente.El uso del separador puede representar ahorro de energía y costo de operación al asegurar que el evaporador funciona con poquísima acumulación de aceite.

La correcta lubricación del compresor depende de varios factores, siendo uno de ellos mantener el nivel de aceite dentro del cárter. Para mantener el nivel de aceite en el compresor hay que asegurarse de que la misma cantidad de aceite que sale es la que regresa.

Cuando el compresor funciona, descarga refrigerante en forma de gas con algo de aceite atomizado. Pequeñas cantidades de aceite en circulación dentro del sistema de refrigeración no afectan el funcionamiento; pero si es mucho, este interfiere en el funcionamiento adecuado del sistema y sus componentes.

El retorno del aceite al compresor debe asegurarse, a través del adecuado diseño y dimensionamiento de las tuberías, especialmente la de succión. Con lo anterior, se prevee que el gas refrigerante alcance una velocidad de arrastre del aceite. Otro factor importante a considerar para el retorno del aceite es usar el aceite con las características adecuadas para cada sistema y tipo de refrigerante.

Cuando el refrigerante está en estado líquido el flujo del aceite no tiene problema, debido a que este circula mezclado con el refrigerante.

Aun con estas providencias, hay ocasiones en que por diversas razones el retorno de aceite se dificulta, como en los casos de tuberías muy largas y tuberías verticales, pero principalmente por la altísima viscosidad del aceite cuando está muy frío (baja temperatura) en el evaporador.

En gran cantidad de instalaciones el compresor se daña por el mal diseño y dimensionamiento de las tuberías. El aceite no regresa en cantidad suficiente al cárter y el compresor se traba por falta de aceite.

Además, el equipo funciona con muy baja eficiencia, ya que el aceite está ocupando una buena parte de la superficie de intercambio de calor en el evaporador. Si hay baja eficiencia en el sistema también habrá muy alto costo de operación.

“Somos dueños de lo que callamos, pero somos esclavos de lo que hablamos”

Continuará...

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EL SEPARADOR DE ACEITE

4. COMO Y DONDE INSTALAR UN SEPARADOR DE ACEITE

Antes de instalar el separador de aceite debe añadirse una carga inicial de aceite. Esta cantidad se mantiene sobre el sumidero del separador de aceite.

La cantidad precisa de lubricante que debe añadir se encuentra indicada en la hoja de instrucciones del separador de aceite.

La precarga de aceite es importante, porque un error en la precarga del sumidero del separador puede ocasionar daños en el mecanismo de flotación del retorno de aceite. Use el mismo tipo de aceite que hay en el cárter del compresor.

El separador de aceite debe instalarse razonablemente cerca del compresor en la línea de descarga entre el compresor y el condensador. Para evitar que el refrigerante se condense en el separador de aceite durante el ciclo de apagado del sistema, se recomienda instalar una válvula check entre el condensador y la conexión de salida del separador de aceite.

El separador de aceite debe montarse en una posición vertical segura.

Debe tenderse una línea o tubería del retorno de aceite al cárter del compresor o al contenedor de aceite si se está utilizando un sistema de control de aceite o control de nivel de aceite como el caso de compresores en paralelo.

Continuación...

Sistema concondensador remoto

EVAPORADOR

LINEA DERETORNODE ACEITE

CONDENSADOR REMOTO

COMPRESOR SEPARADORDE ACEITE

RECIBIDOR

VTE

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Continuará...

Durante la instalación del separador de aceite es aconsejable elegir una posición en la que no esté en la corriente de aire o de un ventilador de condensador. La razón de esto es evitar que se enfríe la carcaza del separador, pues esto puede originar la condensación del líquido dentro del dispositivo. Los separadores de aceite se comportan mejor cuando se operan en o cerca de la temperatura de descarga del compresor.

Si debe instalarse el separador de aceite en un lugar en que la temperatura ambiente es bastante menor que la temperatura de condensación del sistema refrigerante, puede instalarse un calentador tipo cinturón en la base del separador.

El calentador deberá estar conectado eléctricamente para operar todo el tiempo o prenderse sólo cuando el compresor esté apagado. El calentador ayudará a evitar que el refrigerante en el sistema se condense en el separador de aceite.

a) Separadores de aceite convencionales.b) Separadores de aceites helicoidales o centrífugos.c) Separadores de aceite coalescantes

5. TIPOS DE SEPARADORES DE ACEITE

“La cultura es un saber del que no tiene uno que acordarse, porque fluye espontáneamente”

CHEK VALVE

OILRESERVOIR

B

C

SUCTION FILTERor CATCH-ALL

TO CONDENSER

OILSEPARATOR

INDEPENDENTSUCTION

E D D D

OIL LEVEL CONTROLS

COMMON DISCHARGE HEADER

COMMON SUCTION HEADER A

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EL SEPARADOR DE ACEITE

5. TIPOS DE SEPARADORES DE ACEITE

5a. Separadores de aceite convencionales: Se caracterizan porque interiormente tienen filtros de malla y una válvula accionada por un flotador.

•Vienen en 2 versiones: Tapa sellada o soldada y tapa abierta o embridada.

•Compatibles con los refrigerantes R-12, R-22, R-134a, R-404a/507 y mezclas.

•Adecuado para aceites mineral, alquibenceno y POE.

•Conexiones de cobre soldables.

•Conexiones de retorno de aceite de 1/4” en modelos con conexión de 1/2” a 1-3/8”, y de 3/8” en modelos con conexión de 1-5/8” a 2- 1/8”

•Pintado con pintura electrostática en polvo contra corrosión.

Continuación...

Corte Trasversal de Separador de Aceite

Entrada

ConexiónRetorno deAceite

Malla deEntrada

Salida

Malla deSalida

Baffle

CapsulaTubo de Retornode Aceite

Flotador

Válvula deFlotador

Tornillo deMontaje

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Continuará...

Como funciona el separador de aceite convencional:El gas refrigerante del compresor que contiene aceite en aerosol entra en el separador y pasa a través de unas mallas metálicas. A medida que pasa a través de este filtro de entrada, las finas partículas chocan entre sí y forman partículas más pesadas que inciden en la superficie de la pared de la carcaza. El gas pasa después a través de otras mallas que constituyen el filtro de salida, donde hay una separación final. El gas libre de aceite escapa a través del tubo de salida y va al condensador.

El aceite separado cae al fondo del separador donde una válvula de aguja que opera por acción de un flotador retorna al aceite al cárter del compresor o hacia un reservorio contenedor de lubricante (caso de compresores en rack) a través de un tubo de cobre generalmente de 1/4” diámetro.

Como se selecciona el separador de aceite:Para seleccionar un separador se necesitan los siguientes datos:•Refrigerante a usar.

•Temperatura de evaporación del refrigerante.

•Temperatura de condensación del refrigerante.

•Capacidad del sistema frigorífico (TON).

•Caudal máximo de refrigerante en su descarga (CFM), también denominada DCFM.

•Diámetro de conexiones (solo referencial).

“La broma es como la sal, debe usarse con gran precaución y en dosis adecuada”

Parte SuperiorEntrada y Salida

Parte SuperiorEntrada y Salida

Entrada

Salida

Sellado SAS

4’’ diámetro(102 mm)

Abierto SA

6’’ diámetro(152 mm)

Abierto SA

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EL SEPARADOR DE ACEITEContinuación...

5. TIPOS DE SEPARADORES DE ACEITE

5a. Separadores de aceite convencionales (selección)

Las tablas para seleccionar separadores de aceite de cualquier marca son semejantes a la que vamos a mostrar como ejemplo:

Modelo Conex. Soldar

Capacidades en toneladas de refrigeración

Descarga Máxima

CFM

Pre-carga de aceite cm3 (oz)

Temperatura de evaporación (nominal)

+4ºC (+40ªF) -40ºC (-40ªF)

R-12 R-134a R-22 R-404A R-507

R-12 R-134a R-22 R-404a R-507

TIPO SELLADO SAS-1 1/2” 1.5 1.72 2 2 1 1.06 1.5 1.5 1.5

500 (17) SAS-2 5/8” 4 4.58 5.5 5.5 3 3.18 4.5 4 4 SAS-3 7/8” 5.5 6.3 8 8.5 4.5 4.77 7 6.5 6.5 SAS-4 1-1/8” 7.5 8.59 10.5 11 6 6.37 9 8.5 8 SAS-5 1-3/8” 10 11.5 13.5 14 7.5 7.96 11.5 10.5 10 TIPO ABIERTO SA-501 1/2” 1.5 1.72 2 2 1 1.06 1.5 1.5 1.5

500(17) SA-502 5/8” 4 4.58 5.5 5.5 3 3.18 4.5 4 4 SA-503 7/8” 5.5 6.3 8 8.5 4.5 4.77 7 6.5 6 SA-504 1-1/8” 7.5 8.59 10.5 11 6 6.37 9 8.5 8 SA-505 1-1/8” 10 11.5 13.5 14 7.5 7.96 11.5 10.5 10 TIPO ABIERTO SA-506 1-5/8” 14 16 18 19 11 11.7 16 15 14

600(20) SA-507 2-1/8” 22 25.2 30 31 17 18 25 24 22.5

Para éste Ejemplo:

0.72 DCFM x 10 ton = 7.2 CFM ton

Separador de aceite Seleccionado SA-504

Como calcular los CFM de descarga (DCFM)Si tenemos un sistema con los siguientes datos:Refrigerante R-22Temp. de Evaporación: -32ºCTemp. de Condensación: 46ºCCapacidad: 10 TON.

En el gráfico para el R-22 siga la línea de -32ºC de temperatura de evaporación hasta la intersección con la línea de 46ºC de temperatura de condensación. Extienda una línea horizontal desde ese punto a la línea de factor DCFM/ton. Multiplique el factor DCFM/ton por la capacidad en toneladas dada para calcular el CFM de descarga total del separador (DCFM).

En la siguiente pagina se muestran los gráficos para calcular el DCFM/ton de varios refrigerantes.

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Continuará...

“Incurrir en el pecado del silencio cuando se debe protestar, hace cómplices y cobardes a los hombres”

DCFM tabla R404A /R507

DCFM tabla R134a

DCFM tabla - R22