Uso de aditivos potenciadores de lubricación en los equipos de aire acondicionado


 

En este artículo, Fernando Gutiérrez nos habla de los aditivos potenciadores de la lubricación para los equipos de aire acondicionado. Veremos los diferentes tipos y los beneficios que aportan a los sistemas de refrigeración así como el procedimiento que hay se seguir para un correcto funcionamiento.

 

1.- Antecedentes 

A mediados de los noventa la opinión pública centró el foco de atención en los refrigerantes clorados, con el fin de preservar la capa de ozono. Se firmaron tratados, promulgaron leyes y fueron desarrollados reglamentos para conseguir ese fin: la eliminación de los refrigerantes clorados de la industria. 

Hoy día, el foco de atención se centra en el efecto invernadero, ya sea directo o indirecto. Este último es el más importante en la vida de una instalación frigorífica: el provocado por el CO2 emitido a la atmósfera a lo largo de su vida útil, procedente de la generación de la electricidad que ha usado. Por ello, cuanto más eficiente sea una instalación, cuanto menos consuma por cada kW de refrigeración producido, menos CO2 se emitirá a la atmósfera.

Es en esta dirección a la que se encaminan los Reglamentos, Directivas e Instrucciones Técnicas que en todo Occidente tienden a mejorar los rendimientos de los equipos.

Tenemos una oportunidad de cumplir con los dos propósitos anteriores a un tiempo: se acerca el fin del R-22, y podemos mejorar el rendimiento de las instalaciones si cambiamos a refrigerantes tipo HFC (R-407C o R-404A según la aplicación de que se trate). 

2.- Necesidades de limpieza de instalaciones

Esta conversión de HCFC+Aceite mineral a HFC+Aceite POE implica la necesidad de una limpieza exhaustiva de las instalaciones, pues cualquier resto de aceite mineral que permanezca puede perjudicar extraordinariamente el funcionamiento con HFC. Estos refrigerantes HFC son inmiscibles con el aceite mineral. Se dificultaría el retorno de aceite al compresor, podrían obturarse válvulas de expansión o capilares, el aceite mineral residual podría depositarse como ceras de alta viscosidad en los tubos del evaporador, al no ir disuelto en el refrigerante, etc.

Pero, a pesar de que es el más importante, no es el único problema que tienen las instalaciones tras años en uso: hay multitud de residuos que, producto del funcionamiento habitual, se van depositando por todo el circuito a lo largo de los años. Hablamos de lodos en el fondo de cárter, carbonilla en el plato de válvulas, depósitos en las partes frías del evaporador, etc. La eliminación de estos residuos dará una nueva vida a los intercambiadores, al dejar el metal libre sin capas intermedias y mejorando la transmisión de calor. 

Un procedimiento adecuado de limpieza, utilizando las propiedades disolventes del propio refrigerante, devolvería la instalación a los rendimientos iniciales de su puesta en marcha.

3.- Mejora de los rendimientos frigoríficos

Después de observar algunos sistemas que han sido reconvertidos por nuestros clientes, hemos encontrado una mejora sustancial con el uso de nuevos refrigerantes donde estaba el R-22, sólo por haber limpiado la instalación frigorífica. Se han obtenido mejoras del 8 al 10 % en el COP y la capacidad frigorífica. 

Desde luego, no es posible determinar rápidamente las prestaciones de un equipo. Normalmente, sí se recogen los parámetros de funcionamiento típicos: presiones (alta y baja), temperaturas de aspiración y descarga, temperatura de línea de líquido o amperaje del compresor. Pero, esta recogida de datos se hace de forma secuencial y no simultánea. Después, en el despacho y con las tablas o diagramas entálpicos delante, calculamos COP, subenfriamiento, recalentamiento, capacidad frigorífica., etc., para poder constatar las mejoras que generan nuestras actuaciones es necesario medir todos los parámetros (físicos, eléctricos y termodinámicos) a la vez, con un equipo que nos permita grabar y ver el resultado de nuestras intervenciones en tiempo real. Gracias a un equipo de este porte se pudo optimizar y afinar la instalación con una precisión nunca vista anteriormente.

4.- Potenciadores de la lubricación.

Este año hemos contactado con Shrieve Chemical, empresa norteamericana patentataria de la marca Zerol® en aceites sintéticos, y muchas otras especialidades químicas de alto valor añadido. El interés ha sido por un aditivo potenciador de la lubricación, que se comercializa en tres formulaciones: 

  • ICE32 para aire acondicionado de automóviles. 
  • Zerol® ICE para aire acondicionado estacionario. 
  • Zerol® XTL para la refrigeración, ya en pruebas de campo. 

Este potenciador de la lubricación actúa en las superficies internas del equipo de climatización, removiendo los residuos de aceite y depósitos que se encuentren. La formación de una capa protectora en las superficies internas del equipo ayuda a mantenerlo limpio.

Los principales beneficios de esta actuación son: 

  • Lubricidad mejorada: menor desgaste y rozamiento, con lo que se emplea menos energía en mantener en funcionamiento el compresor, y a menor temperatura. Como consecuencia, obtenemos una mayor durabilidad del compresor y su aceite.
  • Mayor eficiencia en el intercambio de calor en condensador y evaporador, al eliminar la capa de aceite en el interior de los tubos. El equipo enfría más rápidamente (menos horas de funcionamiento).
  • Más caudal de refrigerante: al disminuir el aceite depositado en el interior de los intercambiadores, aumenta el calibre y por tanto el caudal, con el consiguiente aumento de rendimiento frigorífico (mejoramos COP, mejoramos eficiencia energética, disminuimos efecto invernadero).
  • Mejor retorno de aceite al compresor: disminuye el volumen de aceite que circula por la instalación, disminuyendo las oscilaciones de nivel en el cárter.

La experiencia en EE.UU. nos trae reducciones espectaculares en número de intervenciones por mantenimiento o roturas de compresor, así como mejoras del rendimiento (COP) de un 4% en vehículos (ICE32) y un promedio del 10% en equipos de A/A estacionario (Zerol® ICE). 

A lo anterior se añade la sencillez de su empleo: añadir la dosis adecuada (del 10 al 15% del contenido en aceite) en el cárter del compresor, ya sea al montar el equipo, en una parada por mantenimiento, o durante la operación normal del mismo.

5.- Procedimiento de reconversión y cumplimiento de un doble objetivo

Afortunadamente, existe en Europa una tecnología no invasiva para el análisis de prestaciones en las instalaciones frigoríficas: Climacheck® . Este analizador “lee” los parámetros más importantes de la instalación (8 temperaturas, 2 presiones de trabajo, y amperaje y voltaje del compresor), y su software nos da todos los parámetros técnicos y termodinámicos de la instalación a la vez, en tiempo real.

A la hora de acometer el cambio de las instalaciones de R-22, hemos de dotarnos de herramientas de diagnóstico que nos permitan certificarle al cliente lo que hacemos, y de camino evitarnos malgastar esfuerzos en instalaciones donde no merezca la pena invertir (años, prestaciones deterioradas, averías incipientes).

Exponemos brevemente qué procedimiento puede seguirse.

5.1.- Análisis previo de la instalación.

Un análisis anterior a la reconversión nos permitirá evaluar las prestaciones de la instalación, con un doble fin: 

  • Tener un registro de prestaciones con R-22. Serían las mínimas a mantener con R-407C ó R-404A (según el caso).
  • Comprobar que no existe ningún problema en la instalación, que luego podría achacarse al cambio de refrigerante o la intervención de los técnicos. Puede servir para descartar esfuerzos en instalaciones donde no merezca la pena.

5.2.- Limpieza por recirculación de refrigerante.

Con esta tecnología podemos extraer todo el aceite de la instalación y los residuos que disuelva, aprovechando la capacidad disolvente del R-22 en estado líquido. Con una buena planificación, y técnicos debidamente adiestrados y entrenados, el sistema FRI3OIL es capaz de limpiar en continuo la instalación. 

Una vez completamente desengrasada, estamos seguros que no hay acidez ni humedad. Se puede proceder con el procedimiento de reconversión a HFC: cambio de los elementos necesarios (válvula de expansión si procede, filtros secadores), carga de aceite POE en el compresor (y donde fuere necesario), cambio de filtros secadores, vacío, nitrógeno, vacío, y carga con el refrigerante HFC. 

5.3.- Mejora de la lubricación.

Ahora que la instalación está limpia y desengrasada tras la recirculación de refrigerante líquido, podemos añadir el potenciador de lubricación Zerol® que corresponda a la aplicación. Mantendremos así las mejores condiciones de funcionamiento posibles de la instalación, rendimiento óptimo y lubricación mejorada.

5.4.- Comprobación de prestaciones.

De nuevo, el tener una herramienta capaz de analizar en tiempo real la instalación nos permite, como mínimo, los siguientes puntos: 

  • Certificarle al cliente final las prestaciones con el nuevo refrigerante, que deben ser iguales o mejores que con R-22. De esta forma le documentamos cómo se comporta su equipo, y que nada ha ido mal. En caso contrario, disponemos de abundante información que nos permite diagnosticar el problema con claridad y rapidez. Si se ha limpiado la instalación, y potenciado su lubricación, lo normal es obtener mejoras en el rendimiento.
  • Optimizar la carga: tenemos medidas en tiempo real del recalentamiento, subenfriamiento, y eficiencia del compresor. Podemos ajustar aún mejor que con poner una cantidad fija ya especificada.
  • Optimizar la instalación: podemos afinar muchísimo en el control de condensación, de evaporación... Tenemos datos fiables, exhaustivos, y calculados en tiempo real.​

6.- Referencias hasta el momento

Respecto a los aditivos potenciadores de lubricación, en EE.UU. hay muchos clientes que han certificado ahorros en consumo de combustible en torno a un 1,4 %, cuando se emplea ICE32 en los equipos de A/A de automóviles, y en la climatización estacionaria alrededor del 10 % de energía eléctrica.

Más de 1.000.000 de dosis se han suministrado el pasado año al mercado del automóvil, y grandes cantidades de producto se siguen incrementando en la climatización estacionaria.

Respecto al procedimiento de reconversión, se han constatado mejoras del 10% tan sólo con la limpieza del equipo, sin ninguna operación adicional. 

7.- Conclusión y resumen

La oportunidad de cambio existente con la eliminación del R-22 puede ayudar a que esas instalaciones rindan más, y por tanto consuman menos, aplicando el procedimiento descrito en este trabajo. Del procedimiento se pueden destacar los siguientes puntos fuertes: 

  • Tenemos instrumentos de medida que vuelven la instalación “transparente” para el profesional, y nos permiten documentar nuestro trabajo.
  • Tenemos un sistema de limpieza sin emisiones a la atmósfera, sin disolventes extraños a la instalación, que funciona en circuito cerrado, y permite una limpieza con toda la potencia disolvente de los halocarbonados. Ahora sí estamos seguros que sacamos todos los residuos y todo el agente de limpieza.
  • Tenemos la posibilidad de mantener el equipo, una vez limpio, en las mismas condiciones, con los potenciadores de lubricación. Alargamos la vida útil de las instalaciones, al tener menor desgaste (sin hacer mención a la mejora energética).

Hay normativa que obligará a tomar medidas al respecto, pero en cualquier caso, estamos en perfectas condiciones para alcanzar el doble objetivo: eliminar el último refrigerante clorado, y reducir el efecto invernadero de las instalaciones frigoríficas. 

Redactado en Almería y Granada, en febrero de 2009.

 Fernando Gutiérrez Antolín- Ingeniero Técnico Industrial
 Manuel Muñoz Alonso - Químico Ind

 

Agradecimientos a Fernando Gutiérrez de Fri3Oil System por el artículo.