Lubricantes del Siglo XXI para Refrigeración

A partir del siglo XXI se han desarrollado nuevos lubricantes para refrigerantes ecológicos, entre ellos polioléster, poliaquilenglicoles y polivinileter, entre otros.

Por: Ing. Gabriel Carrillo Rodríguez

Ha crecido la oferta de nuevos lubricantes para refrigerantes, sin  embargo su llegada no ha desplazado la utilidad de aceites minerales nafténicos, del Alquilbenceno y lubricantes sintéticos conocidos.

Los nuevos aceites Poliolester (POE), Polialquilenglicol (PAG), y Polivinileter (PVE), son polares por lo que tienen mayor adherencia a los metales ofreciendo mejor lubricación, resistiendo bajas y altas temperaturas sin adelgazarse con el calor (índice de viscosidad). Son sintéticos, por lo que su composición no es variable y son controlables y fáciles de monitorear. Debido a su lubricidad y adherencia a las superficies metálicas, se pueden emplear lubricantes más delgados que dan como resultado ahorros de energía.

Otra de sus propiedades es la detergencia, por lo que mantienen el sistema limpio en su interior facilitando la transferencia de calor.

En este artículo estudiaremos los POE y PAG que son los de relevancia actualmente, ya que los fabricantes de compresores modernos, han diseñando estos equipos y sistemas en bases a las propiedades de tales lubricantes.

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Polioléster (POE)

Están especialmente recomendados para instalaciones nuevas equipadas con refrigerante HFCs, de preferencia para los gases, R–134A, R-407C, R-410A, y R–404A. El HFC, R-134A (sustituto del R–12), y el R–404A (sustituto del R–502), como todos los refrigerantes halocarbonados derivados del etano, tienen polaridad y por tanto requieren un lubricante polar para viajar juntos por el sistema y así son solubles.

La polaridad química o sólo polaridad es una propiedad de las moléculas que representa la desigualdad de las cargas eléctricas en la misma, es decir, mientras más polar sea una molécula predomina más una carga eléctrica, ya sea positiva o negativa. Al tener una eléctrica tiende a atraer a la carga opuesta, así mientras más polaridad tenga más atracción tendrá. Esta polaridad se mide por la diferencia en las cargas (electronegatividad).

Los refrigerantes tienen su polaridad y los lubricantes también tienen la suya, razón por la que deben ser compatibles, la presencia de Oxigeno en las moléculas del lubricante (Nafténicos, y Alquilbenceno no tienen oxígeno en sus moléculas) nos dan la polaridad necesaria para disolver y disolverse con los refrigerantes alternativos, polares. Estos mismos grupos de oxígeno éster son los que debido a su polaridad, absorberán agua del ambiente por su atracción con el hidrogeno (generando la formación de puentes de hidrogeno, que atraen al Hidrogeno con el Oxigeno).

Este sustituto R-134A de largo plazo inocuo para el medio ambiente, con potencial de destrucción de la capa de ozono 0, diseñado para sustituir al R-12 en todas las aplicaciones, con excepción de aplicaciones de congelación a temperaturas inferiores a -20ºC.

Está diseñado y aprobado para sistemas de climatización en automóviles y equipos industriales tales como (sistemas centrífugos), refrigeración doméstica, comercial e industrial, como agente soplador de espuma y como agente impelente en aerosoles. El R-134A trabaja con lubricantes de éster o Polioléster (POE).

Conceptos importantes sobre el Polioléster

Higroscopicidad: El agua es una sustancia polar. Cuanto mayor sea el grado de polaridad de un producto (lubricante), mayor será su tendencia a absorber agua sobre todo la contenida en el medio ambiente y esta agua producirá reacciones indeseables en sistemas de refrigeración y aire acondicionado. El lubricante no debe contener más de 50 ppm de agua. La presencia de agua forma corrosión dentro del sistema de refrigeración, nos reseca los sellos (O-ring, empaques de Silicón). También genera altas presiones de condensación (por la presencia del vapor del agua) además de poder obstruir la válvula de expansión.

Solubilidad y Miscibilidad: El término solubilidad describe que bajo condiciones determinadas, la cantidad específica de una sustancia se disuelve en otra cantidad específica de otra sustancia. Por ejemplo: cantidad “X” de lubricante es soluble en cantidad “Y” de refrigerante a cierta temperatura. Dos términos se usan para describir la solubilidad: miscible e inmiscible.

Los líquidos que se pueden mezclar para formar una solución son miscibles. Los que no forman soluciones o que son insolubles entre sí, son inmiscibles. Con frecuencia estos términos se valoran en forma relativa diciendo: es muy miscible, moderadamente miscible, ó inmiscibles. La realidad que la miscibilidad de dos sustancias depende de su presión, temperatura, y proporción (volúmenes de ambas sustancias).

Miscibilidad de losrefrigerantes con los lubricantes

Cuanto mayor sea el grado de polaridad de un refrigerante más problemas de miscibilidad tendremos, sobre todo con el evaporador al ser la zona más baja de temperatura del sistema.

Un lubricante para refrigerantes con alto grado de polaridad, necesita también ser polar y de esta forma podrá mezclarse convenientemente con el refrigerante, aunque será más propenso a absorber agua. La mayoría de los fabricantes de equipo original automotriz han elegido lubricantes de Polialquilenglicol (PAG) específicos para sus sistemas. Algunos fabricantes utilizan el POE para sus compresores automotrices. Para aplicaciones no automotrices como: conservación, congelación y conservación de congelados, aire acondicionado domestico, comercial e industrial, la mayoría de los fabricantes de compresores recomiendan lubricantes del Polioléster.

Ventajas del POE frente a los PAG:

Mucha menor higroscopicidad, por lo que son más manejables.

No forman peróxidos ni acidez por exposición accidental al aire o ambiente.

Son compatibles con los residuos clorados de refrigerante que se encuentran en compresores abiertos (mas no en herméticos y semiherméticos).

Su propiedad es que pueden mezclarse y disolver a los HCFCs, HFCs y lubricantes empleados en refrigeración. En la reconversión de R-12 a R-134A, es necesario retirar todo el lubricante mineral, ya que el R-134A es incompatible con lubricantes minerales.

Poliaquilenglicoles (PAG)

Estos lubricantes se utilizan para aplicaciones de aire acondicionado en automóviles equipados con R-134A. Los PAG suelen absorber agua de la atmósfera por lo que es necesario manipularlos con precaución y no exponerlos al aire ambiental.

Los lubricantes sintéticos son más delicados que los minerales a la humedad y por tanto la presión de vacío de alcanzar los 250 micrones en las instalaciones son más prolongadas.

Cuando el nuevo refrigerante es HFCs y el nuevo lubricantes es polioléster, es recomendable retirar al 100% el aceite mineral residual.

Su aplicación está enfocada en cubrir las demandantes necesidades de lubricación de los compresores de aire acondicionado automotriz y son compatibles con los refrigerantes de base HFCs como el R-134A, proporcionando excelente lubricidad en condiciones severas de trabajo, donde se requiere alta miscibilidad con el refrigerante para garantizar un buen retorno del aceite al compresor.

Pruebas de envejecimiento prematuro han demostrado que los aceites de base éster al mezclarse con productos clorados (CFCs y HFCs) provocan una reacción corrosiva en los componentes metálicos de la instalación, por lo que no es aconsejable utilizar de forma definitiva estos lubricantes con los refrigerantes clorados.

Pruebas de envejecimiento prematuro han demostrado que los aceites de base éster al mezclarse con productos clorados (como CFCs y HFCs) provocan una reacción corrosiva en los componentes metálicos de la instalación, por lo que no es aconsejable utilizar de forma definitiva estos lubricantes con los refrigerantes clorados.

Este inconveniente se debe principalmente a la formación de ácidos de Cloro, que separa los componentes del Poliolester.

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