Il problema del recupero dell'olio nei compressori frigoriferi è da sempre un argomento di grande attualità nel settore della refrigerazione. Oggi parlerò del problema del recupero dell'olio nei compressori a vite. In generale, la causa principale dello scarso recupero dell'olio nei compressori a vite è la miscelazione gassosa tra olio lubrificante e refrigerante durante il funzionamento. Durante il funzionamento del sistema di refrigerazione, il refrigerante e l'olio lubrificante si mescolano, provocando la fuoriuscita dell'olio lubrificante nel condensatore sotto forma di aerosol e goccioline gassose. Se il separatore d'olio non è efficace o la progettazione del sistema non è ottimale, si verificherà una scarsa separazione e un conseguente insufficiente recupero dell'olio.
1. Quali problemi si verificheranno a causa di uno scarso ritorno dell'olio?
Lo scarso ritorno dell'olio dal compressore a vite provoca un accumulo eccessivo di olio lubrificante nella tubazione dell'evaporatore. Quando lo spessore del film d'olio raggiunge un certo livello, influisce direttamente sul raffreddamento del sistema, causando un ulteriore accumulo di olio lubrificante, con conseguente circolo vizioso che aumenta i costi operativi e riduce l'affidabilità del sistema. Generalmente, meno dell'1% del flusso di gas refrigerante è ammesso a circolare nel sistema con una miscela olio-aria.
2. Soluzioni per un ritorno dell'olio insufficiente:
Esistono due modi per far tornare l'olio al compressore: uno consiste nel farlo tornare al separatore d'olio, l'altro nel farlo tornare al tubo di ritorno dell'aria.
Il separatore d'olio è installato sul tubo di scarico del compressore e può generalmente separare dal 50% al 95% dell'olio di esercizio. L'effetto di ricircolo dell'olio è efficace e la velocità elevata, riducendo notevolmente la quantità di olio che entra nella tubazione del sistema e prolungando così efficacemente il tempo di funzionamento senza ricircolo.
Nei sistemi di refrigerazione per celle frigorifere con tubazioni particolarmente lunghe, nei sistemi di produzione del ghiaccio a inondazione e nelle apparecchiature di liofilizzazione a temperature molto basse, non è raro riscontrare un ritorno d'olio nullo o molto ridotto per dieci o addirittura decine di minuti dopo l'avvio della macchina. Un sistema difettoso può causare l'arresto del compressore a causa della bassa pressione dell'olio. L'installazione di un separatore d'olio ad alta efficienza in questo sistema di refrigerazione può prolungare notevolmente il tempo di funzionamento del compressore senza ritorno d'olio, consentendogli di superare in sicurezza la fase critica di assenza di ritorno d'olio dopo l'avvio. L'olio lubrificante non separato entra nel sistema e circola con il refrigerante nelle tubazioni, creando un circolo d'olio.
Dopo che l'olio lubrificante entra nell'evaporatore, da un lato, a causa della bassa temperatura e della bassa solubilità, una parte dell'olio lubrificante si separa dal refrigerante; dall'altro, la bassa temperatura e l'elevata viscosità fanno sì che l'olio lubrificante separato aderisca facilmente alle pareti interne del tubo, ostacolandone il flusso. Più bassa è la temperatura di evaporazione, più difficile è il ritorno dell'olio. Ciò richiede che la progettazione e la costruzione della tubazione di evaporazione e di quella di ritorno siano favorevoli al ricircolo dell'olio. La pratica comune è quella di utilizzare una tubazione discendente e garantire un'elevata velocità del flusso d'aria. Per i sistemi di refrigerazione con temperature particolarmente basse, oltre alla scelta di separatori d'olio ad alta efficienza, vengono solitamente aggiunti solventi speciali per impedire che l'olio lubrificante ostruisca i tubi capillari e le valvole di espansione e per facilitare il ritorno dell'olio.
Nelle applicazioni pratiche, i problemi di ritorno dell'olio causati da una progettazione inadeguata dell'evaporatore e della tubazione di ritorno del gas non sono rari. Nei sistemi R22 e R404A, il ritorno dell'olio dall'evaporatore allagato è molto difficile e la progettazione della tubazione di ritorno dell'olio del sistema deve essere estremamente accurata. Per un sistema di questo tipo, l'utilizzo di un sistema di separazione dell'olio ad alta efficienza può ridurre notevolmente la quantità di olio che entra nella tubazione del sistema, prolungando efficacemente il tempo in cui la tubazione di ritorno del gas non presenta ritorno di olio dopo l'avvio della macchina.
Quando il compressore è posizionato più in alto rispetto all'evaporatore, è necessaria una curva di ritorno dell'olio sul tubo di ritorno verticale. La trappola di ritorno dell'olio dovrebbe essere il più compatta possibile per ridurre l'accumulo di olio. La spaziatura tra le curve di ritorno dell'olio deve essere adeguata. Quando il numero di curve di ritorno dell'olio è elevato, è opportuno aggiungere dell'olio lubrificante. Occorre prestare attenzione anche alle linee di ritorno nei sistemi a carico variabile. Quando il carico si riduce, la velocità di ritorno dell'aria diminuisce e una velocità troppo bassa non favorisce il ritorno dell'olio. Per garantire il ritorno dell'olio a basso carico, è possibile utilizzare un doppio condotto di risalita sul tubo di aspirazione verticale.
Inoltre, l'avvio frequente del compressore non favorisce il ritorno dell'olio. Poiché il tempo di funzionamento continuo è molto breve, il compressore si arresta e non c'è tempo per creare un flusso d'aria stabile ad alta velocità nel tubo di ritorno, quindi l'olio lubrificante rimane intrappolato nella tubazione. Se la quantità di olio di ritorno è inferiore a quella di esercizio, il compressore si troverà a corto di olio. Più breve è il tempo di funzionamento, più lunga è la tubazione e più complesso è il sistema, più evidente sarà il problema del ritorno dell'olio. Pertanto, in circostanze normali, è sconsigliabile avviare frequentemente il compressore.
La mancanza di olio provoca una grave carenza di lubrificazione. La causa principale della carenza d'olio non risiede nella frequenza e nella velocità di funzionamento del compressore a vite, bensì nello scarso ritorno dell'olio dal sistema. L'installazione di un separatore d'olio può accelerare il ritorno dell'olio e prolungare il tempo di funzionamento del compressore senza necessità di tale sistema. La progettazione dell'evaporatore e della linea di ritorno deve tenere conto del ritorno dell'olio. Anche interventi di manutenzione come evitare avviamenti frequenti, sbrinare regolarmente il sistema, rabboccare il refrigerante nei tempi previsti e sostituire tempestivamente le parti soggette a usura (come i cuscinetti) contribuiscono al ritorno dell'olio.
Nella progettazione di un sistema di refrigerazione, la ricerca sul problema del ricircolo dell'olio è imprescindibile. Solo considerando tutti gli aspetti è possibile garantire un sistema di refrigerazione sicuro e affidabile.
Data di pubblicazione: 21 febbraio 2022
