Problemas e soluções comuns de refrigerantes líquidos em sistemas de refrigeração
1. Migração de refrigerante líquido
A migração de refrigerante refere-se ao acúmulo de refrigerante líquido no cárter do compressor quando o compressor é desligado. Desde que a temperatura no interior do compressor seja mais fria do que a temperatura no interior do evaporador, a diferença de pressão entre o compressor e o evaporador conduzirá o refrigerante para um local mais frio. Este fenômeno é mais provável de ocorrer em invernos frios. No entanto, para condicionadores de ar e bombas de calor, quando a unidade de condensação está longe do compressor, a migração pode ocorrer mesmo se a temperatura estiver alta.
Uma vez que 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 refrigerante no cárter pelo refrigerante.
Se o refrigerante líquido em excesso migrar para o cárter do compressor, ocorrerá um fenômeno de choque líquido grave na partida do compressor, resultando em várias falhas do compressor, como ruptura da placa da válvula, danos no pistão, falha do rolamento e erosão do rolamento (o refrigerante libera o óleo dos rolamentos).
2. Transbordamento de refrigerante líquido
Quando a válvula de expansão falha, ou o ventilador do evaporador falha ou é bloqueado pelo filtro de ar, o refrigerante líquido transbordará no evaporador e entrará no compressor através do tubo de sucção na forma de líquido em vez de vapor. Quando a unidade está em funcionamento, devido ao transbordamento do líquido diluindo o óleo de refrigeração, as partes móveis do compressor estão desgastadas e a pressão do óleo diminui, fazendo com que o dispositivo de segurança da pressão do óleo atue, fazendo com que o cárter perca óleo. Nesse caso, se a máquina for desligada, o fenômeno de migração do refrigerante ocorrerá rapidamente, resultando em golpe de aríete na reinicialização.
3. Greve líquida
Quando ocorre o golpe de aríete, o som do metal batendo no interior do compressor pode ser ouvido e pode ser acompanhado pela vibração violenta do compressor. A batida do líquido pode causar a ruptura da válvula, danos na junta do cabeçote do compressor, ruptura da biela, ruptura do virabrequim e danos a outros tipos de compressores. O golpe de aríete ocorre quando o refrigerante líquido migra para o cárter e reinicia. Em algumas unidades, devido à estrutura da tubulação ou à localização dos componentes, o refrigerante líquido se acumulará no tubo de sucção ou no evaporador durante o desligamento da unidade e entrará no compressor como líquido puro e em uma velocidade particularmente alta durante a partida. . A velocidade e a inércia do golpe de líquido são suficientes para anular qualquer proteção integrada do compressor contra o golpe de líquido.
4. Ação do dispositivo de controle de segurança hidráulica
Em um conjunto de unidades de baixa temperatura, após o período de degelo, o dispositivo de controle de segurança da pressão do óleo é frequentemente acionado devido ao transbordamento do refrigerante líquido. Muitos sistemas são projetados para permitir que o refrigerante condense no evaporador e na linha de sucção durante o degelo e, em seguida, flua para o cárter do compressor na partida, causando uma queda na pressão do óleo, fazendo com que o dispositivo de segurança da pressão do óleo funcione.
Ocasionalmente, uma ou duas ações do dispositivo de controle de segurança da pressão do óleo não terão um impacto sério no compressor, mas repetidas muitas vezes sem boas condições de lubrificação farão com que o compressor falhe. O dispositivo de controle de segurança da pressão do óleo é muitas vezes considerado como uma falha menor pelo operador, mas é um aviso de que o compressor está funcionando por mais de dois minutos sem lubrificação e medidas corretivas precisam ser implementadas a tempo.
5. Remédios recomendados
Quanto maior a carga de refrigerante no sistema de refrigeração, maior a chance de sua falha. A carga máxima e segura de refrigerante só pode ser determinada se o compressor e outros componentes principais do sistema estiverem conectados juntos para teste do sistema. Os fabricantes de compressores podem determinar a carga máxima de refrigerante líquido que não causará danos às peças de trabalho do compressor, mas não podem determinar quanto da carga total do sistema de refrigeração está realmente no compressor na maioria dos casos extremos. A carga máxima de refrigerante líquido que um compressor pode suportar depende de seu projeto, volume interno e carga de óleo refrigerante. Quando ocorrer migração de líquido, transbordamento ou golpe de aríete, as medidas corretivas necessárias devem ser tomadas. O tipo de ação corretiva depende do projeto do sistema e do tipo de falha.
A. Reduza a carga de refrigerante
A melhor maneira de proteger o compressor de falhas causadas por refrigerante líquido é limitar a carga de refrigerante à faixa permitida do compressor. Se isso não for possível, a carga deve ser reduzida tanto quanto possível. Sob a condição de que a vazão seja satisfeita, o condensador, evaporador e tubos de conexão devem usar tubos com diâmetros pequenos o máximo possível, e o acumulador de líquido também deve ser selecionado o menor possível. A operação adequada é necessária após a minimização do volume de enchimento, e a vigilância contra bolhas de ar no visor causadas por diâmetro de líquido muito fino e pressão de cabeça muito baixa pode levar a um enchimento excessivo grave.
B. Ciclo de bombeamento
O método mais agressivo e confiável de controlar o refrigerante líquido é o ciclo de bombeamento. Especialmente quando a carga do sistema é grande, fechando a válvula solenóide do tubo de líquido, o refrigerante pode ser bombeado para o condensador e o acumulador, e o compressor é operado sob o controle do dispositivo de controle de segurança de baixa pressão, de modo que o refrigerante está no compressor. É isolado do compressor quando não está em operação, evitando que o refrigerante migre para o cárter do compressor. Um ciclo de bombeamento contínuo é recomendado durante o desligamento para evitar vazamento da válvula solenoide. Se for um ciclo de bombeamento, ou chamado de método de controle sem recirculação, haverá danos excessivos por vazamento de refrigerante no compressor durante o desligamento de longo prazo. Embora um ciclo de bombeamento contínuo seja a melhor maneira de evitar a migração, ele não protege o compressor dos efeitos nocivos da inundação de refrigerante.
C. Aquecedor do cárter
Aquecedores do cárter podem atrasar a migração em situações em que certos sistemas, condições operacionais, custos ou preferências do cliente podem impossibilitar os ciclos de bombeamento.
A função do aquecedor do cárter é manter a temperatura do óleo refrigerante no cárter acima da temperatura da parte mais fria do sistema. No entanto, a potência de aquecimento do aquecedor do cárter deve ser limitada para evitar o superaquecimento e a carbonização do óleo refrigerado. Quando a temperatura ambiente estiver próxima de -18 graus ou quando o tubo de sucção estiver exposto, o efeito do aquecedor do cárter será parcialmente compensado e a migração ainda poderá ocorrer.
Os aquecedores do cárter são geralmente aquecidos continuamente em uso, porque uma vez que o refrigerante entra no cárter, ele condensa no óleo refrigerado e leva várias horas para retornar à linha de sucção novamente. As resistências do cárter são muito eficazes na prevenção da migração quando a situação não é particularmente grave, mas as resistências do cárter não podem proteger o compressor contra danos no retorno do fluido.
D. Separador de gás-líquido do tubo de sucção
Para sistemas propensos a transbordamento de líquido, um separador gás-líquido deve ser instalado no tubo de sucção para armazenar temporariamente o refrigerante líquido transbordante no sistema e retornar o refrigerante líquido ao compressor a uma taxa que o compressor possa suportar.
O transbordamento de refrigerante é mais provável de ocorrer quando a bomba de calor é alternada de refrigeração para aquecimento. Em geral, os separadores gás-líquido da tubulação de sucção são equipamentos obrigatórios em todas as bombas de calor.
Os sistemas que utilizam o degelo a gás quente também são propensos ao transbordamento de líquido no início e no final do desembaçador. Unidades de baixo superaquecimento, como resfriadores de líquido e compressores de vitrine de baixa temperatura, ocasionalmente transbordam devido ao controle inadequado do refrigerante. Para instalações de veículos, inundações graves também são propensas a ocorrer ao reiniciar após um longo período de desligamento.
No compressor de dois estágios, a sucção retorna diretamente ao cilindro do estágio inferior e não passa pela sala de máquinas. Um separador gás-líquido deve ser usado para proteger a válvula do compressor contra choques líquidos.
Devido aos diferentes requisitos de carga geral de diferentes sistemas de refrigeração e diferentes métodos de controle de refrigerante, a necessidade de um separador gás-líquido e o tamanho do separador gás-líquido depende muito dos requisitos do sistema específico. Sem testar com precisão a quantidade de retorno de líquido, uma abordagem de projeto conservadora é dimensionar o separador gás-líquido em 50% da carga geral do sistema.
E. Separador de óleo
Os separadores de óleo não podem resolver falhas de retorno de óleo devido ao projeto do sistema, nem podem resolver falhas de controle de refrigerante líquido. No entanto, os separadores de óleo ajudam a reduzir a quantidade de óleo que circula no sistema quando as falhas de controle do sistema não podem ser resolvidas de outra forma e podem ajudar o sistema durante um período crítico até que os controles do sistema voltem ao normal. Por exemplo, em unidades de temperatura ultrabaixa ou evaporadores inundados, o retorno de óleo pode ser afetado pelo degelo, caso em que um separador de óleo pode ajudar a manter a quantidade de óleo refrigerante no compressor durante o degelo do sistema.
