Separador de aceite

Articulo Publicado en la Revista Cero Grados Celcius Diciembre 2015

¿Qué es un separador de aceite?
“Consiste en un tanque o cilindro con mallas a la entrada y salida y bafles, con los cuales se separa el aceite lubricante del refrigerante; dicho aceite, evitando que entre a otros componentes del sistema, cae hacia el fondo del separador y regresa al cárter del compresor”.

El refrigerante y el aceite están siempre presentes, y a pesar de ello y de que el primero es requerido para el enfriamiento y el segundo para la lubricación del compresor, la proporción de mezcla de ambos componentes depende directamente del tipo de refrigerante y de los valores de temperatura y presión de trabajo.

De esta manera, el uso del separador es muy importante en instalaciones de baja temperatura, en grandes instalaciones de aire acondicionado, cuando la disposición de la instalación no permite un franco retorno del aceite, en instalaciones que trabajan con evaporadores del sistema inundado o semiinundado, cuando el compresor se instala a larga distancia del evaporador y en compresores que trabajan a velocidades elevadas.

Así, un mecanismo con flotador, controla una válvula que abre una línea de retorno de aceite, regresándolo directamente hacia el cárter del compresor y cuando su nivel esté lo suficientemente alto; después, el flotador se levanta y abre la válvula de retorno regresando el aceite rápidamente hacia el cárter, esto es porque la presión en el separador de aceite es mayor que la presión en el cárter del compresor.

En este sentido, los separadores de aceite son generalmente muy eficientes, ya que la cantidad de aceite que circula en el sistema se reduce al mínimo; además, con la ayuda de algunos dispositivos básicos se mantiene el nivel constante en el cárter del compresor, ya sea con un regulador de nivel de aceite o con un tanque recibidor de aceite.

¿Cuándo usar un separador de aceite?
Estos componentes se consideran esenciales en instalaciones de unidades de baja temperatura y de aire acondicionado de hasta 150 toneladas, cuyo propósito es mantener el nivel de aceite correcto en el cárter; sin embargo, se han encontrado otros beneficios, como incrementar la vida del compresor y reducir el desgaste y los daños por falta de lubricación. Además, un separador en el sistema es el efecto silenciador en las pulsaciones del gas de descarga del compresor y se cambia la velocidad y dirección del gas de descarga.

Por otro lado, “aunque el aceite sirve como lubricante del compresor y sólo una pequeña cantidad de aceite circula por el sistema, es un líquido que actúa negativamente en la transferencia de calor en las superficies de intercambio, como el condensador y el evaporador si su flujo no se conserva al mínimo; es decir, una excesiva cantidad de aceite puede provocar que el compresor se quede sin él, ocasionando daños permanentes en otras partes del sistema, como en las bielas, pistones, espirales y cigüeñal, según el tipo de equipo.”

Así, como regla general, un separador de aceite debe usarse cuando el retorno del aceite sea inadecuado o si causa pérdidas de eficiencia en las superficies de transferencia; esto ayudará a reducir que se acumule aceite en el evaporador, y habrá pérdida de eficiencia y capacidad.

“Lo mismo ocurre para sistemas que usan refrigerantes miscibles cuando la temperatura en el evaporador es menor a los -18 grados centígrados (°C), y también se recomienda usar separadores de aceite en sistemas que recurren a evaporadores inundados, ya que en ellos la velocidad del refrigerante no es la suficiente para arrastrar el aceite a través del sistema y regresar hacia el compresor”.

Por ello, cuando se usa un separador de aceite deben emplearse otros medios para regresar las pequeñas cantidades de aceite que logren pasar a través del separador de aceite y aplicar dichos medios en otras partes del sistema. Si los separadores de aceite, no se instalan correctamente, pueden causar serios problemas, como obstrucciones en la línea de retorno de aceite o el mal funcionamiento del flotador; el uso del separador de aceite se limitará sólo a aquellos sistemas donde la naturaleza del refrigerante o el diseño del sistema en particular lo necesite.

Riesgo en el uso de separadores de aceite
El riesgo principal de usar un separador de aceite en la línea de la descarga del compresor se relaciona con la posibilidad de que el refrigerante líquido pase del separador de aceite hacia el cárter del compresor cuando el sistema no esté en funcionamiento. El refrigerante líquido se puede drenar hacia el separador de aceite desde la tubería de descarga o condensarse en el mismo separador de aceite durante un periodo de paro.

Por otro lado, en el Manual Técnico de Refrigeración y de Aire Acondicionado, de Emerson Climate Technologies, se explica que durante la operación del compresor, la temperatura del separador de aceite será relativamente alta y no existirá el riesgo de que se condense el refrigerante líquido en el separador de aceite cuando esté instalado junto al compresor; aunque durante un periodo de paro, el separador de aceite tiende a enfriarse hasta la temperatura de condensación, entonces, el refrigerante puede condensarse fácilmente en el interior de éste. El aumento en el nivel de líquido en el separador de aceite abrirá la válvula del flotador y pasará la mezcla de aceite y refrigerante líquido hacia el cárter del compresor.

Para reducir la posibilidad de que el refrigerante líquido migre desde el separador de aceite hacia el cárter del compresor durante un periodo de paro, se recomienda que el tubo de retorno de aceite sea de ¼ de pulgada de diámetro exterior y conectarlo en la tubería de succión en lugar del cárter del compresor. Los separadores deben estar bien aislados internamente para reducir las pérdidas de calor después de un ciclo de paro.

El aceite tiene efectos en:

• La circulación
• El condensador
• Los filtros deshidratadores
• Los dispositivos de expansión
• Los evaporadores
• El intercambiador de calor
• El compresor
• El control de capacidad

Funcionamiento
Dicho Manual también menciona que el aceite y el refrigerante forman lo que se conoce como “mezcla”, ya que se trata de una unión física de componentes que se separa por medios físicos, tal y como sucede mediante el separador de aceite, el cual dependerá de tres factores básicos para su funcionamiento:

• Menor velocidad del gas refrigerante
• Cambio de dirección del flujo del gas
• Superficie de choque a la cual se va a adherir el aceite

Para precisar el funcionamiento del aceite en el separador del sistema, revisa los siguientes puntos:

1. El gas de descarga sobrecalentado y cargado de aceite sale del compresor y, mediante la línea de descarga, llega al separador de aceite
2. El refrigerante en estado gaseoso (sobrecalentado) y el aceite en líquido se mueven a gran velocidad
3. Hay una reducción en la velocidad del gas debido al área de la sección transversal de la cápsula del separador, que es mayor al tubo de descarga
4. La mezcla de gas y aceite pasa a través de la malla de choque a la entrada, donde una parte del aceite se separa del gas refrigerante
5. Otro porcentaje del aceite se encuentra en forma de partículas más finas, que se pueden remover sólo si chocan unas con otras para formar partículas más pesadas
6. El gas refrigerante, ya liberado de su alto contenido de aceite, fluye hacia abajo y hace un giro de 180 grados en “U” alrededor de la placa de choque, donde se separa más aceite debido a la fuerza centrífuga
7. El gas pasa a través de la malla de salida, donde sufre una última depuración antes de entrar a la línea de descarga, para luego recuperar su velocidad original debido a la reducción del diámetro
8. Una vez libre de aceite, el gas refrigerante se va hacia el condensador
9. El aceite separado se va al fondo, donde hay un depósito, hasta alcanzar el nivel suficiente para balancear el flotador y accionar la válvula de aguja, la cual regresa el aceite al cárter
10. El flujo de aceite hacia el cárter es provocado por la diferencia de presiones entre la alta del gas en el separador y la baja en el cárter

Selección e instalación de un separador de aceite
En el citado Manual, de Emerson Climate Technologies, se explica para seleccionar un separador de aceite te debes basar en el desplazamiento volumétrico del compresor, el cual está en metros cúbicos por minuto (mcm) o en pies cúbicos por minuto (cfm, por sus siglas en inglés). Además, debes considerar las temperaturas de evaporación y de condensación, así como el refrigerante.

La reducción de la velocidad de la mezcla entre el refrigerante y el aceite, al pasar a través del separador de aceite, es el factor principal en la liberación de éste; por lo tanto, es importante que tomes en cuenta las siguientes formas de liberarlos:

1. Bajando la velocidad: 80 % – 85 %
2. Cambiando la dirección: 85 %
3. Por coalescencia: 90 % – 95 %
4. Centrífuga: 99 % – 99.5 %

Dónde y cómo instalar

• El separador de aceite se instala en la línea de descarga, entre el compresor y el condensador, lo más cerca posible del compresor. Nota: recuerda que un separador de aceite funciona con mayor eficiencia cuando el gas de descarga está altamente sobrecalentado
• La línea del compresor se ensambla a la conexión de entrada del separador; posteriormente, se conecta una línea de la conexión de salida del separador a la entrada del condensador
• La conexión más pequeña en el separador es la del retorno de aceite; de ésta, debe conectarse una línea al cárter
• Generalmente, se quita el tapón que viene en el cárter y se reemplaza por una conexión flare, en la cual se conecta la línea de retorno de aceite
• No se recomienda instalar una válvula de paso en la línea de retorno del aceite, porque esta válvula puede cerrarse, deteniendo el aceite y provocando un daño
• Se puede instalar una mirilla en la línea de retorno, siempre y cuando permita fluir el aceite

Articulo Publicado en la Revista Cero Grados Celcius Diciembre 2015