“Oil Fouling” un reto en climatización y refrigeración
La preocupación mundial por el consumo energético y las consecuencias medioambientales que su actividad genera, conduce a desarrollar y diseñar diferentes tecnologías para consumir menos energía, reducir costes y a su vez, proteger el medio ambiente.
De acuerdo con los estudios más recientes sobre el gasto global de energía, realizados por la OCDE (Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos) el pronóstico actual indica que el consumo mundial de energía crecerá un 50% entre los años 2010 y 2035, asumiendo una tasa de crecimiento del 84% para los países no miembros de la OCDE. Los motores de crecimiento para este aumento espectacular son China, Brasil, India y la región del Oriente Medio y Norte de África. Durante el mismo periodo, las emisiones globales de CO2 anualizada se prevé que aumentarán en un 47% de 29,7 mil millones de toneladas hoy, a más de 42 mil millones de toneladas métricas.
De estos números, las operaciones de Aire Acondicionado y refrigeración representan aproximadamente el 50% del consumo mundial de energía, y el 21% de las emisiones totales de CO2 del mundo. Estos aumentos se están proyectando a pesar de decenas de miles de millones de Euros invertidos en medidas de conservación de la energía y la acumulación de energía mediante infraestructuras alternativas como la nuclear, eólica, geotérmica, solar y las redes inteligentes de energía. El resultado neto de estas proyecciones de consumo de energía en espiral, significa que en el año 2035, el 65% de todas las iniciativas de sostenibilidad macroeconómica, seguirán estando centradas en la reducción de la demanda.
Durante el funcionamiento normal de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración con compresor mecánico, entre el 0,5 y el 8% del aceite lubricante del compresor se distribuye por todo el sistema junto con el refrigerante. Como resultado de este diseño del sistema, las asociaciones de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado, han identificado un fenómeno conocido como "Oil Fouling”. Estas asociaciones, definen “Oil Fouling" como la acumulación de lubricantes en la superficie interna de la pared del compresor, tuberias e intercambiadores.
Por otra parte, reconociendo que los aparatos de climatización y refrigeración son los mayores consumidores de energía con una gran cuota de mercado, las asociaciones centran sus esfuerzos en este ámbito.
Para enfriadoras de agua diseñadas con compresores de desplazamiento positivo, si la separación del aceite no es 100% eficiente, la influencia del aceite a los resultados de transferencia de calor y eficiencia de la unidad es generalmente importante. Hasta que se pueda ofrecer la tecnología del compresor "sin aceite" y esté disponible en el mercado a un precio razonable, la investigación de transferencia de calor debe continuar con la caracterización de los efectos del aceite.
El Oil Fouling en las superficies de transferencia de calor de aire acondicionado y sistemas de refrigeración, puede causar una pérdida de alrededor del 7% de la capacidad de transferencia de calor durante el primer año de funcionamiento, el 5% el segundo año, y 2% al año siguiente, aumentando sucesivamente. La suciedad se sigue acumulando hasta alcanzar el equilibrio entre la fuerza del flujo y la adhesión, también conocido como fuerzas de tensión superficial. Las fuerzas de tensión superficial son 10 veces más fuertes que la gravedad. En este punto de equilibrio, la capa de aceite límite acumulado ha alcanzado un espesor máximo, produciendo así las peores condiciones de transferencia de calor. Por lo general, la degradación de eficiencia se encuentra entre el 20-30% .
Nota: En esta imagen se puede apreciar la película de aceite adherida a las paredes de la tubería.
Los fabricantes de equipos afirman que la cantidad de aceite en el circuito frigorífico es de sólo un 1%, cuando uno de los mayores problemas para aumentar las distancias frigoríficas entre unidades en vertical, reside en el retorno del aceite al compresor. Esta cifra corresponde al 1% del volumen total de aceite. Por ejemplo, supongamos que un compresor tiene 2 litros de aceite, significa que 200 ml de aceite (un vaso de agua) están fluyendo a través del sistema. Un tubo capilar, la válvula de expansión o toda la longitud del tubo del intercambiador de calor, tanto en evaporación como en condensación, pueden ser ensuciados con unos pocos ml de aceite, cuando un 1% de cualquier aceite fluya constantemente a través del sistema, se puede decir que el sistema tiene “Oil Fouling”.
Nota: Eliminando el Oil Fouling de las tuberías, la instalación funciona como si fuera nueva.
"El papel de los lubricantes actúa en los compresores de refrigeración para reducir la fricción, evitar el desgaste y también para actuar como un sello entre las partes de alta y baja presión del compresor. En el resto del sistema, sin embargo, la presencia de estos lubricantes es contaminante, lo que reduce la eficiencia del sistema”.
Ulf Jonsson
División de Elementos de Máquinas
Lulea University of Technology
S-971 87 Luleå, Suecia
Alguna de las técnicas convencionales para reducir al mínimo el problema del Oil Fouling incluyen dispositivos mecánicos, tales como separadores de aceite, espumaderas, tambores, bandas de succión, trampas o bombas. Aunque en gran medida efectiva, estas soluciones no son suficientes para eliminar todo el aceite no deseado. En otras palabras, las soluciones que acabamos de describir sólo reducen los problemas en tubos capilares o en las válvulas de expansión. Sin embargo, no resuelve el problema de la capa límite.
En respuesta a este desafío, se han desarrollado y fabricado productos que han demostrado eliminar la capa de “Oil Fouling” reduciendo el consumo de energía de aire acondicionado y sistemas de refrigeración en un promedio del 20%. Con la ventaja que supone una única instalación en la vida útil del equipo, además de la simplicidad de instalación, inyectadolo como si de un gas refrigerante se tratara, es decir, sin necesidad de hacer vacío ni sustituir ningún componente de la máquina.
Este tipo de productos se posicionan como una de las mejores soluciones para la cartera de sostenibilidad de una empresa, pues esta tecnología representa un riesgo bajo y una solución extremadamente económica para optimizar de los sistemas de aire acondicionado y refrigeración.
