migrazione del refrigerante liquido
La migrazione del refrigerante si riferisce all'accumulo di refrigerante liquido nel carter del compressore quando quest'ultimo è spento. Finché la temperatura all'interno del compressore è inferiore alla temperatura all'interno dell'evaporatore, la differenza di pressione tra il compressore e l'evaporatore spingerà il refrigerante verso la zona più fredda. Questo fenomeno si verifica con maggiore probabilità durante i freddi mesi invernali. Tuttavia, nei condizionatori d'aria e nelle pompe di calore, quando l'unità di condensazione è distante dal compressore, il fenomeno della migrazione può verificarsi anche a temperature elevate.
Quando il sistema viene spento, se non viene riavviato entro poche ore, anche in assenza di differenze di pressione, può verificarsi il fenomeno di migrazione a causa dell'attrazione dell'olio refrigerato presente nel basamento verso il refrigerante.
Se una quantità eccessiva di refrigerante liquido migra nel carter del compressore, all'avvio del compressore si verifica un grave shock termico che può causare diversi guasti, come la rottura del disco della valvola, danni al pistone, guasti ai cuscinetti ed erosione degli stessi (il refrigerante lava via l'olio refrigerato dai cuscinetti).
fuoriuscita di refrigerante liquido
Quando la valvola di espansione non funziona correttamente, o la ventola dell'evaporatore si guasta o è bloccata dal filtro dell'aria, il refrigerante liquido trabocca dall'evaporatore ed entra nel compressore allo stato liquido anziché come vapore attraverso il tubo di aspirazione. Quando l'unità è in funzione, il trabocco di liquido diluisce l'olio refrigerante, provocando l'usura delle parti mobili del compressore e la riduzione della pressione dell'olio, che porta all'intervento del dispositivo di sicurezza per la pressione dell'olio, con conseguente perdita di olio dal carter. In questo caso, se la macchina viene spenta, il fenomeno di migrazione del refrigerante si verifica rapidamente, causando uno shock da liquido al riavvio.
martello liquido
Quando si verifica l'impatto del liquido, si può udire un suono di percussione metallica emesso dal compressore, accompagnato da forti vibrazioni. La percussione idraulica può causare la rottura delle valvole, danni alla guarnizione della testata del compressore, la rottura delle bielle, la rottura dell'albero e altri tipi di danni al compressore. Quando il refrigerante liquido migra nel carter, si verifica uno shock idraulico all'avvio del motore. In alcune unità, a causa della struttura delle tubazioni o della posizione dei componenti, il refrigerante liquido si accumula nel tubo di aspirazione o nell'evaporatore durante i periodi di inattività dell'unità e, all'avvio, entra nel compressore allo stato liquido puro ad una velocità particolarmente elevata. La velocità e l'inerzia della corsa idraulica sono sufficienti a distruggere qualsiasi dispositivo di protezione anti-corsa idraulica integrato nel compressore.
intervento del dispositivo di controllo di sicurezza della pressione dell'olio
Nelle unità criogeniche, dopo il periodo di sbrinamento, il trabocco del refrigerante liquido spesso provoca l'intervento del dispositivo di sicurezza per il controllo della pressione dell'olio. Molti sistemi sono progettati per consentire al refrigerante di condensarsi nell'evaporatore e nel tubo di aspirazione durante lo sbrinamento, per poi fluire nel carter del compressore all'avvio, causando un calo della pressione dell'olio e, di conseguenza, l'intervento del dispositivo di sicurezza.
Occasionalmente, l'intervento del dispositivo di sicurezza per la pressione dell'olio una o due volte non avrà gravi ripercussioni sul compressore, ma ripetuti interventi in assenza di una lubrificazione adeguata porteranno al guasto del compressore. L'intervento del dispositivo di sicurezza per la pressione dell'olio viene spesso considerato dall'operatore un piccolo guasto, ma si tratta di un segnale di avvertimento che indica che il compressore ha funzionato per più di due minuti senza lubrificazione e che è necessario intervenire tempestivamente.
Rimedi consigliati
Maggiore è la quantità di refrigerante caricata nel sistema di refrigerazione, maggiore è la probabilità di guasto. Solo quando il compressore e gli altri componenti principali del sistema vengono collegati insieme per la prova di funzionamento è possibile determinare la carica massima e sicura di refrigerante. I produttori di compressori sono in grado di determinare la quantità massima di refrigerante liquido che può essere caricata senza danneggiare le parti interne del compressore, ma non sono in grado di determinare quanta parte della carica totale di refrigerante presente nel sistema di refrigerazione si trovi effettivamente nel compressore nella maggior parte dei casi estremi. La quantità massima di refrigerante liquido che il compressore può sopportare dipende dalla sua progettazione, dal volume di refrigerante e dalla quantità di olio refrigerante caricato. In caso di migrazione, trabocco o detonazione del liquido, è necessario intervenire con le opportune azioni correttive, il cui tipo dipende dalla progettazione del sistema e dal tipo di guasto.
Ridurre la quantità di refrigerante caricato
Il modo migliore per proteggere il compressore da guasti causati da refrigeranti liquidi è limitare la carica di refrigerante entro i limiti consentiti dal compressore. Se ciò non è possibile, la quantità di refrigerante deve essere ridotta al minimo. Pur mantenendo la portata richiesta, è opportuno utilizzare condensatori, evaporatori e tubi di collegamento di dimensioni minime, e selezionare un serbatoio del liquido di dimensioni ridotte. La minimizzazione della quantità di refrigerante richiede un corretto funzionamento del sistema di rilevamento delle bolle d'aria causate dal piccolo diametro del tubo del liquido e dalla bassa pressione di mandata, che possono portare a un eccessivo riempimento.
Ciclo di evacuazione
Il metodo più efficace e affidabile per controllare il refrigerante liquido è il ciclo di evacuazione. In particolare, quando la quantità di refrigerante nel sistema è elevata, chiudendo l'elettrovalvola del tubo del liquido, il refrigerante può essere pompato nel condensatore e nel serbatoio del liquido, mentre il compressore funziona sotto il controllo del dispositivo di sicurezza a bassa pressione. In questo modo, il refrigerante viene isolato dal compressore quando quest'ultimo non è in funzione, evitando la migrazione del refrigerante nel carter del compressore. Si raccomanda di utilizzare un ciclo di evacuazione continuo durante la fase di arresto per prevenire perdite dall'elettrovalvola. Se si utilizza un singolo ciclo di evacuazione, o modalità di controllo senza ricircolo, si potrebbero verificare perdite eccessive di refrigerante che potrebbero danneggiare il compressore in caso di arresto prolungato. Sebbene il ciclo di evacuazione continuo sia il metodo migliore per prevenire la migrazione, non protegge il compressore dagli effetti negativi di un eventuale trabocco di refrigerante.
Riscaldatore del carter
In alcuni sistemi, ambienti operativi, costi o preferenze del cliente che possono rendere impossibili i cicli di evacuazione, i riscaldatori del basamento possono ritardare la migrazione.
La funzione del riscaldatore del carter è quella di mantenere la temperatura dell'olio refrigerato nel carter al di sopra della temperatura della parte più bassa del sistema. Tuttavia, la potenza di riscaldamento del riscaldatore del carter deve essere limitata per evitare il surriscaldamento e il congelamento del carbonio dell'olio. Quando la temperatura ambiente è vicina a -18° C, oppure quando il tubo di aspirazione è esposto, il ruolo del riscaldatore del carter sarà parzialmente compensato e il fenomeno di migrazione potrebbe comunque verificarsi.
I riscaldatori del basamento sono generalmente utilizzati in modo continuo, perché una volta che il refrigerante entra nel basamento e condensa nell'olio refrigerato, possono essere necessarie diverse ore per farlo tornare al tubo di aspirazione. Quando la situazione non è particolarmente grave, il riscaldatore del basamento è molto efficace nel prevenire la migrazione del refrigerante, ma non può proteggere il compressore dai danni causati dal riflusso del liquido.
Separatore gas-liquido a tubo di aspirazione
Nei sistemi soggetti a fuoriuscita di liquido, è necessario installare un separatore gas-liquido sulla linea di aspirazione per immagazzinare temporaneamente il refrigerante liquido fuoriuscito dal sistema e riportarlo al compressore a una velocità che il compressore stesso sia in grado di sopportare.
Il trabocco del refrigerante si verifica con maggiore probabilità quando la pompa di calore passa dalla modalità di raffreddamento a quella di riscaldamento e, in generale, il separatore gas-liquido del tubo di aspirazione è un componente necessario in tutte le pompe di calore.
Anche i sistemi che utilizzano gas caldo per lo sbrinamento sono soggetti a fuoriuscite di liquido all'inizio e alla fine del processo di sbrinamento. Dispositivi a basso surriscaldamento, come i congelatori a liquido e i compressori nei banchi frigo a bassa temperatura, possono occasionalmente causare fuoriuscite a causa di un controllo improprio del refrigerante. Per i dispositivi installati sui veicoli, in caso di lunghi periodi di arresto, si possono verificare gravi fuoriuscite al riavvio.
In un compressore a due stadi, l'aspirazione viene reindirizzata direttamente al cilindro inferiore e non passa attraverso la camera del motore; pertanto, è necessario utilizzare un separatore gas-liquido per proteggere la valvola del compressore dai danni causati dal getto di liquido.
Poiché i requisiti di carica complessivi dei diversi sistemi di refrigerazione e i metodi di controllo del refrigerante variano, la necessità di un separatore gas-liquido e le sue dimensioni dipendono in larga misura dalle esigenze specifiche del sistema. Se la quantità di riflusso di liquido non può essere misurata con precisione, un approccio progettuale prudente consiste nel determinare la capacità del separatore gas-liquido al 50% della carica totale del sistema.
Separatore d'olio
Il separatore d'olio non può risolvere il problema del ritorno dell'olio causato dalla progettazione del sistema, né quello del controllo del refrigerante liquido. Tuttavia, quando il guasto al controllo del sistema non può essere risolto in altro modo, il separatore d'olio contribuisce a ridurre la quantità di olio in circolazione, il che può aiutare il sistema a superare un periodo critico fino al ripristino del normale funzionamento del controllo. Ad esempio, in un'unità a bassissima temperatura o in un evaporatore a liquido completo, l'olio di ritorno può essere influenzato dallo sbrinamento; in tal caso, il separatore d'olio può contribuire a mantenere la quantità di olio refrigerato nel compressore durante lo sbrinamento del sistema.
Data di pubblicazione: 7 settembre 2023
