Compresores de Refrigeracion NH3

COMPRESORES de AMONÍACO
Objetivo:
Este documento demuestra las ventajas operativas y el mejoramiento
costo/beneficio de los aceites semisintéticos de alto índice de viscosidad,
frente a los aceites nafténicos utilizados en compresores de NH3.
Introducción
En los sistemas de refrigeración la lubricación participa del proceso, cumpliendo

un rol importante en la eficiencia de su funcionamiento.(fig 1)
La interacción existe entre el lubricante y el refrigerante, como asi tambien entre
el lubricante y los componentes mecánicos del compresor.
La calidad del lubricante sufre mayores demandas a medida que las
solicitaciones de servicio y los avances de la tecnología de los materiales
aumentan.
El lubricante se integra a este sistema durante el ciclo de compresión
1
Proceso de selección del lubricante adecuado
Considerar:
 La relación lubricante refrigerante en el proceso de compresión.
 Temperaturas a la que está sometido el lubricante, entre la admisión y

descarga del compresor.
 Exigencias mecánicas a las que el lubricante está sometido

(fricción/desgaste).
 Las presiones del Amoniaco en la operacion.
 Estabilidad química del aceite frente al gas.
El aceite lubricante para compresores de amoníaco debe reunir las siguientes

cualidades para que los equipos operen con un rendimiento óptimo:
 Baja solubilidad en el amoníaco
 Alta relación viscosidad – temperatura
 Estabilidad térmica/química
 Alta protección anti-desgaste
 Compatibilidad con los materiales, metales y elastomeros
 Separacion del agua, desemulsividad
 No formación de residuos carbonosos
Para cubrir estas necesidades se ha llegado a desarrollar aceites superiores a

los minerales (base nafténica) llamados SEMISINTETICOS.
Esta alta tecnología de producción los ha ubicado en un nivel de calidad similar a
los aceites sintéticos, en lo que se refiere a la aplicación como lubricantes para
compresores de amoníaco.
2
ACEITES SEMISINTÉTICOS
Principios
Los procesos de refinado de tipo hidrotratado de doble etapa, son capaces de
producir aceites bases de muy alta calidad Semisinteticos
La base lubricante es sometida a hidrogenación a alta presión (400ºC y 13.000
kPa) luego fraccionada, desparafinada. Esto se repite en una segunda etapa
El aceite semisintético se convierte en isoparafinas de alto peso molecular con

índices de viscosidad de hasta 150, gran estabilidad térmica ; baja volatilidad ,
características similares a aceites sintéticos base polialfaolefinas.
Éstos aceites son calificados como los lubricantes para compresores de

amoníaco por excelencia, superando ampliamente las prestaciones ofrecidas
por los aceites refrigerantes de base nafténica.
CPI ENGINEERING SERVICES, INC., empresa estadounidense líder en el

desarrollo de fluidos de alta performance para la lubricación de compresores de
todo tipo, ha desarrollado esta aplicación en EEUU, desde 1980,siendo pionera
en la elaboración de aceites Semisinteticos para compresores a
tornillo/alternativos en NH3. Además es el lubricante original de los fabricantes de
compresores del mundo.
El producto diseñado por CPI ENGINEERING SERVICES, INC. para la

lubricación de compresores de amoníaco es el
CPI - 1009 – 68 ( Hasta -40Cº en el evaporador)
CPI- 1009 – 68 LT ( Hasta -48Cº en el evaporador)
3
PROPIEDADES:
1. Poder lubricante
El lubricante CPI - 1009 permiten que sus aditivos puedan cumplir sus
funciones dentro de un medio químicamente inerte en el NH3. Por ende conferir
al 100 % las propiedades lubricantes requeridas, no sufriendo degradaciones por
reacciones originadas por insaturaciones propias del aceite base.
La resistencia al desgaste del aceite CPI - 1009 , son ampliamente superiores a
los aceites nafténicos en el test de desgaste Shell 4 bolas.
ENSAYO ACEITES CPI -1009 NAFTÉNICO

Shell 4 bolas.
Diámetro huella de desgaste
en mm. 0,8 - 0,9 1,2 - 2,0
(40 kg.,1200 rpm,75ºC, 1 h.)
Estos resultados se diferencian mas, cuando los aceites están en contacto con el
amoníaco, dado que el gas se solubiliza fuertemente en los aceites naftenicos ,
produciéndose un fuerte incremento del desgaste.
2. Miscibilidad
La estructura isoparafínica del aceite SEMISINTETICO CPI – 1009 es similar a

los aceites sintéticos de polialfaolefina (PAO), no contienen insaturaciones.
Ésto lo hace prácticamente insoluble en el amoníaco, por lo que el consumo de
aceite por arrastre disminuye drasticamente, además ayuda a mantener la “línea
de frío” libre de aceite residual, evitando purgas frecuentes.
Otra ventaja, es que con
la menor solubilidad en amoníaco, el aceite sufre menores caidas en la
viscosidad, manteniendo la película lubricante y no formando espumas que llevan
al desgaste prematuro de los rodamientos (fig.2).
4
3. Características viscosidad - temperatura
Como lo indica la denominación “aceite de alto índice de viscosidad”, los

aceites CPI - 1009 – 68 varían su viscosidad en menor medida frente a los
cambios de temperatura. De los gráficos de variación de la viscosidad de deduce
el “índice de viscosidad” o IV.
Un mayor índice de viscosidad( fig.4) indica mejor fluencia a bajas temperaturas y
mayor tenacidad de la película a altas temperaturas.
El alto índice de viscosidad (106 - 100) de los aceites CPI - 1009 – 68 se debe a
que por los procesos de desparafinado y refinamiento se han alcanzado un punto
de congelamiento de -42ºC - -39ºC. Por otra parte, a 90ºC la viscosidad del aceite
aún se encuentra por sobre el límite de aplicación (10 cSt) , mientras que un
aceite nafténico se encuentra por debajo.
Esta menor variación de la viscosidad frente a las fluctuaciones de temperatura
entre la descarga y el retorno garantiza una protección mas eficiente contra el
desgaste y mayor durabilidad del aceite.
4. Estabilidad térmica y química
Los aceites sometidos a altas solicitaciones térmicas y químicas tienden a

polimerizarse formando lacas y barros de alta viscosidad que se adhieren a los
metales donde terminan por carbonizarse produciendo desgaste y taponamiento
de filtros.
5
La reacción química que se produce a altas temperaturas entre el aceite y el
amoníaco, los metales y los contaminantes quiebra la estructura molecular de los
aceites nafténicos dentro de rangos térmicos bastante ajustados.
Al iniciarse esta descomposición del aceite Naftenico se liberan futuras

reacciones producto de las sales de amonio que continúan “craqueando” la
estructura del aceite en forma integral, formando barros , lodos y terminan en el
tiempo bloqueando parte de los tubos que conducen el Amoniaco.
Mezcla de aceite Mineral con NH3
Otro punto es el aumento del amperaje de las bombas del circuito NH3 y el
taponamiento de las válvulas tipo “Danfoss”
La posibilidad de éste tipo de reacción puede ser reducida con el uso de un aceite
con estructura química estable, que resista la oxidación y mantenga al sistema
libre de aire y seco como el CPI 1009 , previenen los problemas comentados
dada su inerticidad química en contacto con el NH3
6
Por otro lado , aparte de utilizar un aceite base compatible paraNH3 , se requiere
una buena aditivación prevenga la formación de ácidos orgánicos por inhibición
de la oxidación del aceite.
La estructura altamente saturada del aceite CPI - 1009 – 68, lograda por doble
hidrogenación, hace que sea más compacto y térmicamente más estable.
Los aceites nafténicos se caracterizan por altas tendencias a la carbonización.
Formación de ácidos orgánicos
R*+O2 ROO
ROO + RH ROOH + R* Propagación
Formación de sales de amonio, barros y agua
NH3 + ROOH ROONH4 ROONH2 + H2O
5 Baja volatilidad
La extremada baja volatilidad del aceite CPI - 1009 - 68 (fig.5) es el resultado de
su alta pureza y un estricto control en el proceso de destilación al vacío. El peso
molecular de éste aceite es un 50 % mayor al de los aceites nafténicos y no
contiene fases livianas volátiles. Por lo tanto el consumo de aceite por arrastre es
menor. En la figura vemos el porcentual de pérdida en peso a 100ºC frente a un
aceite sintético PAO y los aceites nafténicos convencionales
7
.
5. Bajo contenido de agua
La estructura altamente refinada y saturada del aceite CPI - 1009 – 68 tiende a

repeler el agua y contiene típicamente menos de 50 ppm.
El proceso de separación de agua según ASTM D 1401 ocurre inmediatamente.
Ésta característica aporta mayor confiabilidad respecto del poder anticorrosivo del
producto, sobre todo en los períodos en los que el compresor está detenido.
6. Compatibilidad con los materiales

Los aceites CPI 1009 – 68 son compatibles con cualquier tipo de aceite mineral y
con equipos diseñados para trabajar con aceites minerales.
Bajo éste concepto no se manifiesta tampoco ninguna incompatibilidad con los
materiales de sellos y empaquetaduras.
7. Aditivación
Los aceites CPI 1009 – 68 consigue su alta performance no solo por la calidad
de su aceite base, sino que la calidad de los aditivos .
Los aceites CPI 1009 – 68 contienen:
 aditivos depresores del punto de escurrimiento: para garantizar la fluencia
a muy bajas temperaturas.
 aditivos antiespumantes: aceleran la evacuación de burbujas de aire para
evitar contactos metal-metal.
 inhibidores de la corrosión: inhiben la acción corrosiva del oxígeno
proveniente del aire ó del agua.
 aditivos antidesgaste y extrema presión: minimizan el desgaste por fricción
( ver ensayo Shell 4 bolas)
CONCLUSIONES GENERALES
CPI 1009 – 68 frente a los aceites nafténicos usados convencionalmente en
compresores de amoníaco a tornillo ó recíprocos posee las siguientes ventajas s
técnicas bajando costos operativos y de mantenimiento del sistema.
 MENOR CONSUMO DE ACEITE
 MAYORES PERÍODOS DE RECAMBIO
 MAYOR EFICIENCIA DEL SISTEMA
 MENOR DESGASTE DE PIEZAS
 MENOR CONSUMO DE ENERGÍA (8% A 12%)
8
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COMPRESORES de AMONÍACO

En los sistemas de refrigeración la lubricación participa del proceso, cumpliendo

El lubricante se integra a este sistema durante el ciclo de compresión

 La relación lubricante refrigerante en el proceso de compresión.

 Temperaturas a la que está sometido el lubricante, entre la admisión y

 Exigencias mecánicas a las que el lubricante está sometido

 Las presiones del Amoniaco en la operacion.

 Estabilidad química del aceite frente al gas.

El aceite lubricante para compresores de amoníaco debe reunir las siguientes

 Baja solubilidad en el amoníaco

 Alta relación viscosidad – temperatura

 Alta protección anti-desgaste

 Compatibilidad con los materiales, metales y elastomeros

 Separacion del agua, desemulsividad

 No formación de residuos carbonosos

Para cubrir estas necesidades se ha llegado a desarrollar aceites superiores a

El aceite semisintético se convierte en isoparafinas de alto peso molecular con

Éstos aceites son calificados como los lubricantes para compresores de

CPI ENGINEERING SERVICES, INC., empresa estadounidense líder en el

El producto diseñado por CPI ENGINEERING SERVICES, INC. para la

CPI - 1009 – 68 ( Hasta -40Cº en el evaporador)

CPI- 1009 – 68 LT ( Hasta -48Cº en el evaporador)

ENSAYO ACEITES CPI -1009 NAFTÉNICO

La estructura isoparafínica del aceite SEMISINTETICO CPI – 1009 es similar a

Como lo indica la denominación “aceite de alto índice de viscosidad”, los

4. Estabilidad térmica y química

Los aceites sometidos a altas solicitaciones térmicas y químicas tienden a

Al iniciarse esta descomposición del aceite Naftenico se liberan futuras

Mezcla de aceite Mineral con NH3

Formación de ácidos orgánicos

ROO + RH ROOH + R* Propagación

Formación de sales de amonio, barros y agua

NH3 + ROOH ROONH4 ROONH2 + H2O

La estructura altamente refinada y saturada del aceite CPI - 1009 – 68 tiende a

6. Compatibilidad con los materiales

 MENOR CONSUMO DE ACEITE

 MAYORES PERÍODOS DE RECAMBIO

 MAYOR EFICIENCIA DEL SISTEMA

 MENOR DESGASTE DE PIEZAS

 MENOR CONSUMO DE ENERGÍA (8% A 12%)

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