migração de refrigerante líquido
A migração do fluido refrigerante refere-se ao acúmulo de fluido refrigerante líquido no cárter do compressor quando este é desligado. Enquanto a temperatura dentro do compressor for inferior à temperatura dentro do evaporador, a diferença de pressão entre o compressor e o evaporador fará com que o fluido refrigerante se desloque para um local mais frio. Este fenômeno é mais provável de ocorrer durante os meses frios de inverno. No entanto, em aparelhos de ar condicionado e bombas de calor, mesmo quando a unidade condensadora está distante do compressor, o fenômeno de migração pode ocorrer mesmo em temperaturas elevadas.
Quando o sistema é desligado, se não for ligado dentro de algumas horas, mesmo que não haja diferença de pressão, o fenômeno de migração pode ocorrer devido à atração do óleo refrigerado no cárter pelo fluido refrigerante.
Se houver excesso de líquido refrigerante no cárter do compressor, ocorrerá um choque térmico grave na partida do compressor, resultando em diversas falhas, como ruptura do disco da válvula, danos ao pistão, falha do rolamento e erosão do rolamento (o refrigerante remove o óleo resfriado do rolamento).
Transbordamento de líquido refrigerante
Quando a válvula de expansão falha, ou o ventilador do evaporador falha ou está obstruído pelo filtro de ar, o fluido refrigerante transborda do evaporador e entra no compressor na forma líquida, em vez de vapor, através do tubo de sucção. Quando a unidade está em funcionamento, o transbordamento de líquido dilui o óleo refrigerante, causando desgaste nas peças móveis do compressor. A redução da pressão do óleo leva à atuação do dispositivo de segurança de pressão de óleo, resultando em perda de óleo no cárter. Nesse caso, se a máquina for desligada, o fenômeno de migração do fluido refrigerante ocorrerá rapidamente, causando um choque térmico ao ser religada.
Martelo líquido
Quando ocorre o impacto do fluido refrigerante, ouve-se um som metálico de percussão emitido pelo compressor, que pode vibrar violentamente. A percussão hidráulica pode causar ruptura de válvulas, danos à junta do cabeçote do compressor, fratura da biela, fratura do eixo e outros tipos de danos ao compressor. Quando o fluido refrigerante migra para o cárter, ocorre um choque hidráulico ao ligar o compressor. Em algumas unidades, devido à estrutura da tubulação ou à localização dos componentes, o fluido refrigerante pode se acumular no tubo de sucção ou no evaporador durante períodos de inatividade da unidade e entrar no compressor na forma de líquido puro a uma velocidade particularmente alta ao ser ligado. A velocidade e a inércia do impacto hidráulico são suficientes para destruir a proteção de qualquer dispositivo anti-impacto hidráulico integrado ao compressor.
Acionamento do dispositivo de controle de segurança da pressão do óleo
Em uma unidade criogênica, após o período de degelo, o transbordamento de fluido refrigerante geralmente aciona o dispositivo de segurança de controle de pressão de óleo. Muitos sistemas são projetados para permitir que o fluido refrigerante se condense no evaporador e no tubo de sucção durante o degelo e, em seguida, flua para o cárter do compressor na partida, causando uma queda na pressão do óleo e, consequentemente, o acionamento do dispositivo de segurança de pressão de óleo.
Ocasionalmente, uma ou duas acções do dispositivo de segurança de controlo da pressão do óleo não terão um impacto grave no compressor, mas acções repetidas, na ausência de boas condições de lubrificação, levarão à falha do compressor. O operador costuma considerar o dispositivo de segurança de controlo da pressão do óleo como uma pequena falha, mas trata-se de um aviso de que o compressor funcionou durante mais de dois minutos sem lubrificação, sendo necessário implementar medidas corretivas o mais rapidamente possível.
Remédios recomendados
Quanto maior a quantidade de refrigerante carregada no sistema de refrigeração, maior a probabilidade de falha. Somente quando o compressor e outros componentes principais do sistema são conectados para testes é que se pode determinar a carga máxima e segura de refrigerante. Os fabricantes de compressores conseguem determinar a quantidade máxima de refrigerante líquido a ser carregada sem danificar as partes internas do compressor, mas não conseguem determinar quanto da carga total de refrigerante no sistema de refrigeração está efetivamente no compressor na maioria dos casos extremos. A quantidade máxima de refrigerante líquido que o compressor pode suportar depende de seu projeto, volume interno e da quantidade de óleo refrigerante carregado. Quando ocorre migração de líquido, transbordamento ou batida, as medidas corretivas necessárias devem ser tomadas. O tipo de medida corretiva depende do projeto do sistema e do tipo de falha.
Reduza a quantidade de fluido refrigerante adicionada.
A melhor maneira de proteger o compressor contra falhas causadas por refrigerantes líquidos é limitar a carga de refrigerante à faixa permitida pelo compressor. Se isso não for possível, a quantidade de fluido refrigerante deve ser reduzida ao máximo. Mantendo a vazão adequada, o condensador, o evaporador e a tubulação de conexão devem ser os menores possíveis, e o reservatório de líquido deve ser o menor possível. A minimização da quantidade de fluido refrigerante requer operação correta para alertar o sistema sobre a formação de bolhas causadas pelo pequeno diâmetro da tubulação de líquido e pela baixa pressão, o que pode levar a um enchimento excessivo.
Ciclo de evacuação
O método mais ativo e confiável para controlar o refrigerante líquido é o ciclo de evacuação. Especialmente quando a quantidade de carga do sistema é grande, ao fechar a válvula solenoide da tubulação de líquido, o refrigerante pode ser bombeado para o condensador e o reservatório de líquido, e o compressor opera sob o controle do dispositivo de segurança de baixa pressão. Dessa forma, o refrigerante é isolado do compressor quando este não está funcionando, evitando a migração do refrigerante para o cárter do compressor. Recomenda-se o uso de um ciclo de evacuação contínuo durante a fase de desligamento para evitar vazamentos na válvula solenoide. Se for utilizado um único ciclo de evacuação, ou modo de controle sem recirculação, haverá vazamento excessivo de refrigerante, o que pode danificar o compressor quando este permanecer desligado por um longo período. Embora o ciclo de evacuação contínuo seja a melhor maneira de evitar a migração, ele não protege o compressor dos efeitos adversos do transbordamento de refrigerante.
Aquecedor do cárter
Em alguns sistemas, ambientes operacionais, custos ou preferências do cliente que podem impossibilitar os ciclos de evacuação, os aquecedores do cárter podem retardar a migração.
A função do aquecedor do cárter é manter a temperatura do óleo resfriado no cárter acima da temperatura da parte mais baixa do sistema. No entanto, a potência de aquecimento do aquecedor do cárter deve ser limitada para evitar o superaquecimento e o congelamento do óleo carbonizado. Quando a temperatura ambiente estiver próxima de -18°C° C, ou quando o tubo de sucção está exposto, a função do aquecedor do cárter será parcialmente compensada e o fenômeno de migração ainda poderá ocorrer.
Os aquecedores de cárter geralmente funcionam em regime contínuo, pois, uma vez que o fluido refrigerante entra no cárter e se condensa no óleo resfriado, pode levar várias horas para retornar ao tubo de sucção. Quando a situação não é particularmente grave, o aquecedor de cárter é muito eficaz na prevenção da migração, mas não protege o compressor contra danos causados pelo refluxo do líquido.
Separador gás-líquido de tubo de sucção
Para sistemas propensos a transbordamento de líquido, um separador gás-líquido deve ser instalado na linha de sucção para armazenar temporariamente o refrigerante líquido que vazou do sistema e devolvê-lo ao compressor a uma taxa que o compressor possa suportar.
O transbordamento de fluido refrigerante ocorre com maior probabilidade quando a bomba de calor é comutada do modo de resfriamento para o modo de aquecimento e, em geral, o separador gás-líquido do tubo de sucção é um equipamento necessário em todas as bombas de calor.
Sistemas que utilizam gás quente para descongelamento também são propensos a transbordamento de líquido no início e no final do processo. Dispositivos com baixa superaquecimento, como congeladores de líquidos e compressores em vitrines refrigeradas, podem ocasionalmente causar transbordamento devido ao controle inadequado do fluido refrigerante. Em equipamentos veiculares, quando submetidos a um longo período de desligamento, também estão sujeitos a transbordamentos graves durante a reinicialização.
Em um compressor de dois estágios, a sucção retorna diretamente ao cilindro inferior e não passa pela câmara do motor, sendo necessário o uso de um separador gás-líquido para proteger a válvula do compressor contra danos causados por jatos de líquido.
Como os requisitos de carga total de diferentes sistemas de refrigeração variam, assim como os métodos de controle do refrigerante, a necessidade e o dimensionamento de um separador gás-líquido dependem, em grande parte, das exigências específicas de cada sistema. Caso a quantidade de refluxo de líquido não seja medida com precisão, uma abordagem conservadora de projeto consiste em determinar a capacidade do separador gás-líquido em 50% da carga total do sistema.
Separador de óleo
O separador de óleo não resolve falhas no retorno de óleo causadas pelo projeto do sistema, nem falhas no controle do fluido refrigerante. No entanto, quando a falha no controle do sistema não pode ser resolvida por outros meios, o separador de óleo ajuda a reduzir a quantidade de óleo circulando no sistema, auxiliando-o a superar um período crítico até que o controle seja restabelecido. Por exemplo, em uma unidade de temperatura ultrabaixa ou em um evaporador totalmente líquido, o óleo de retorno pode ser afetado pelo degelo, caso em que o separador de óleo pode ajudar a manter a quantidade de óleo refrigerado no compressor durante o degelo do sistema.
Data da publicação: 07/09/2023
