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F ORMAZIONE di Andrea Verondini
SISTEMI FRIGORIFERI L ’ olio dei compressori
L ’ OLIO DI LUBRIFICAZIONE IN PARTE VIENE TRASCINATO DAL REFRIGERANTE E CON ESSO ENTRA IN SOLUZIONE E MISCELAZIONE . GLI EFFETTI NON POSSONO ESSERE TRASCURATI E SE NE DEVE PRENDERE COSCIENZA PER GARANTIRE LA CORRETTA LUBRIFICAZIONE DELLE SUPERFICI ROTANTI E PER LE CONSEGUENZE NEGLI SCAMBIATORI
Il trascinamento dell ’ olio di lubrificazione fuori dal carter del compressore da parte del refrigerante , con il quale entra in soluzione e miscelazione , provoca un ’ alterazione delle caratteristiche intrinseche del fluido refrigerante stesso che normalmente si manifesta con una diminuzione dell ’ efficienza negli scambiatori di calore poiché si produce una maggiore resistenza allo scambio termico . Se tale condizione permane oltre un certo tempo , allora si parla di “ sporcamento ”, ovvero quel fenomeno per cui le superfici degli scambiatori restano permanentemente imbrattate da uno strato di olio di vario spessore . Sappiamo , inoltre , che l ’ olio occupa un certo volume durante la “ pompata ” del compressore , producendo , in tal modo , una riduzione della portata volumetrica del refrigerante spostato con una riduzione dell ’ efficienza del ciclo frigorifero . Contemporaneamente il fenomeno di trascinamento dell ’ olio produce un calo del livello di lubrificante nel carter del compressore con conseguenze facilmente immaginabili e , inoltre , le tubazioni si rivestono , perimetralmente , di un velo d ’ olio che , nella maggioranza dei casi , non ritorna al carter del compressore .
EFFETTI DELLA TEMPERATURA SUI FLUIDI LUBRIFICANTI Alte temperature innescano processi di degradazione termica , perdita di massa e termo-ossidazione di un fluido lubrificante .
Figura 1 – Schema dei processi di degradazione termica di alcuni oli
Tali fenomeni avvengono principalmente attraverso le modalità di seguito riportate . Evaporazione : passaggio dallo stato liquido a gassoso delle frazioni molecolari leggere , con relativo assottigliamento del film lubrificante . Ossidazione primaria : prima fase della degradazione termica , nella quale si compie uno sfaldamento dei legami tra carbonio e carbonio e tra carbonio ed idrogeno , con formazione di radicali carbonilici che in presenza di ossigeno formano perossidi . Ossidazione secondaria : radicalizzazione del processo di termoossidazione con formazione di depositi carboniosi , lacche e composti solidi . In questa fase il film lubrificante , se non opportunamente ripristinato , rischia di compromettere pesantemente le funzionalità del componente meccanico nel quale opera . Per quanto riguarda la durata del film lubrificante , occorre dire che le escursioni di pressione e temperatura , gli attriti degli organi rotanti del compressore e altri fattori non di minore importanza , determinano un depauperamento delle caratteristiche di un olio e , proprio per questo motivo , si ricorre a una sostituzione periodica avendo cura di rimuovere completamente quello vecchio ; ovviamente gli oli sintetici possono essere sostituiti con un intervallo di tempo maggiore rispetto agli oli minerali . La miscelazione dell ’ olio con il refrigerante modifica le proprietà termodinamiche del refrigerante e altera quelle conservative .
Figura 2 – Quota percentuale dei danni subiti dai singoli componenti nei compressori a pistoni
I compressori ora in uso , nella maggior parte delle applicazioni , sono o del tipo “ ermetico ” o “ semiermetico ” dove il refrigerante , prima di giungere alla valvola di aspirazione , deve compiere un certo percorso all ’ interno del carter della macchina e ciò è voluto dato che , così facendo , si conseguono alcuni scopi specifici come , ad esempio , il raffreddamento del motore elettrico ( e quindi surriscaldamento del refrigerante ), la separazione dell ’ olio dal fluido frigorifero con relativa caduta di questo dentro la coppa del compressore e l ’ ingresso alla valvola di aspirazione con un certo grado di purezza . Durate questo iter non tutto l ’ olio si separa dal gas e di conseguenza avremo una miscelazione di refrigerante con olio che , in istanti diversi , si trova a pressioni e temperature molto differenti . Non dobbiamo quindi meravigliaci se porzioni di refrigerante raggiungono i punti dove l ’ olio deve svolgere il suo compito principale : lubrificare . Quando il compressore mostra una carenza di olio , non è detto che il costruttore ne abbia introdotto una quantità insufficiente ma è più ovvio pensare che questo stia circolando attraverso il circuito frigorifero e , ovviamente , anche dentro la tubazione di aspirazione .
CAUSE DEI DANNI AI COMPRESSORI I danni che possono subire i compressori sono i più svariati dato che possono lavorare in condizioni estremamente diverse e quindi è sempre difficile stabilirne una causa . Esistono , comunque , delle statistiche che hanno suddiviso i guasti avvenuti ai singoli componenti meccanici ignorando , volutamente , tutti i danni della parte elettrica . Traendo una conclusione dalla figura 2 si potrebbe dire che nel 70 % dei casi , e oltre , le possibili cause del danno potrebbero essere imputate al rientro dell ’ olio nel compressore che , come detto , è sempre miscelato con del refrigerante . Se si vogliono suddividere i danni meccanici per il rientro dell ’ olio in classi , una concepibile catalogazione potrebbe essere la seguente :
• mancanza di olio ;
• lubrificazione inadeguata ( ovvero olio improprio , creazione di una miscela di refrigerante con olio , proprietà dell ’ olio inadeguate );
• colpi di liquido . La mancanza di olio genera grippaggi e , in linea di massima , la causa può essere collegata a un carente , o nullo , ritorno di olio dalla tubazione di aspirazione ; esistono , comunque , anche situazioni opposte in cui un eccesso di refrigerante porta al danneggiamento di qualche componente . Durante le fermate del compressore , l ’ olio si potrebbe trovare in un ambiente più freddo dell ’ utenza ( banco o cella frigorifera ); ad esempio , potrebbe capitare , in inverno , che un banco frigorifero , all ’ interno di un supermercato , si trovi ad una temperatura di circa 14 ° C e il compressore frigorifero , in sala macchine , a una temperatura di qualche grado sotto zero . Questa differenza di temperatura , produce una differenza di pressione , generando un flusso di refrigerante ( in fase vapore ) verso il compressore dato che questo si trova a una temperatura inferiore ( ovviamente s ’ ipotizza un compressore senza la resistenza del carter ). Un ’ altra causa di migrazione si può ricercare nella differenza delle pressioni parziali tra olio in soluzione con del refrigerante ( evaporatore ) e refrigerante in soluzione con l ’ olio ( carter del compressore ). In entrambi i casi l ’ olio è diluito con del refrigerante che dapprima si trova in fase di vapore ma che in seguito potrebbe anche condensare . Olio e refrigerante in soluzione tra loro hanno un peso superiore a quello dell ’ olio puro e quindi vanno sul fondo . In questo caso la situazione , all ’ interno del carter , diviene la seguente : - sul fondo del carter si trovano olio e refrigerante in soluzione ; - sopra questa soluzione galleggia l ’ olio puro . All ’ atto dell ’ avviamento del compressore la pressione e la temperatura , nel carter , cambiano quasi istantaneamente e quindi si modifica anche la solubilità tra olio e refrigerante , in pratica diminuisce . Il refrigerante liberatosi dall ’ olio trascina con sé piccole goccioline di lubrificante producendo una schiuma caratteristica che , per ovvi motivi , è particolarmente dannosa . Un altro caso similare si riscontra quando una quantità più o meno grande di refrigerante liquido entra nel compressore assieme ai vapori aspirati . Anche in questo caso avremo del liquido nel carter del compressore assieme all ’ olio e , ancora una volta , si potrebbe ripetere la situazione qui sopra citata . In entrambi i casi , la pompa dell ’ olio aspirerà una massa di liquido non prevista e la invierà alle parti rotanti per lubrificarle . L ’ iniezione di refrigerante in tali aree produce il cosiddetto grippaggio a freddo ; in altre parole è quella condizione per cui i due componenti grippano per mancanza di lubrificazione ma contemporaneamente non si surriscaldano perché il refrigerante liquido , lambendo le superfici calde , evapora raffreddandole . In questo caso le superfici risultano molto strisciate ma non sono inscurite da quel colore tipico dell ’ esposizione ad alte temperature . Se non dovesse accadere ciò , ma se il compressore si dovesse fermare , a causa della riduzione della pressione durante il brevissimo funzionamento , assisteremmo a una rapida evaporazione del refrigerante che , separandosi dall ’ olio con cui era in soluzione , crea una miscela di refrigerante ( in fase di vapore ) e olio in sospensione sottoforma di minuscole goccioline cui diamo comunemente il nome , di “ schiuma ” e di cui si è accennato già qui sopra .