Por que os compressores quebram

Retorno de Líquido

Este é o primeiro capítulo de uma série de artigos lançados pela Danfoss sobre o tema. 

O foco da série é nas possíveis causas de quebra de compressores e nas maneiras de tratá-las.

O retorno de líquido ocorre durante a operação do equipamento. 

É quando grandes volumes de líquido refrigerante retornam de forma descontrolada ao compressor em funcionamento através da linha de sucção.

A quantidade de líquido que retorna ao compressor determina a extensão dos danos. 

Podemos detectar esse problema quando há presença de espuma no visor de nível de óleo do compressor.

Consequências do Retorno de Líquido Refrigerante

Quando há líquido dentro dos canais de lubrificação do cilindro, a lubrificação do cilindro e do pistão fica comprometida, gerando desgaste e superaquecimento no cilindro, o que, por sua vez, leva à formação de pequenas partículas metálicas contaminando a parte interna do equipamento. Esse líquido também dilui o óleo lubrificante no cárter do compressor.

Conforme o óleo vai ficando mais diluído com o refrigerante, sua capacidade de lubrificação é prejudicada. Quando esse óleo rico em líquido chega ao virabrequim para lubrificar os mancais, bielas, paredes do cilindro e demais estruturas, o refrigerante presente no óleo começa a evaporar devido à fricção, formando o que chamamos de flash gás. Isto impede que o óleo lubrifique adequadamente as peças necessárias e, geralmente, o mancal principal e as bielas ficam rapidamente ressecados e, consequentemente, desgastam-se.

Evidências de resíduos de alumínio da biela no virabrequim

Às vezes, o mancal principal se desgasta a tal ponto que leva o rotor e o estator ao contato e queima, ou, o que é mais frequente, as bielas travam no virabrequim e o motor continua funcionando com a movimentação normal, quebrando então as bielas de alumínio e, eventualmente, até mesmo os pistões.

Quando o líquido leva as bielas a se travarem dessa forma no virabrequim, pode-se observar a presença de alumínio das bielas soldado na superfície do mancal. Isto se dá pela virtual "explosão" de líquido refrigerante no óleo devido ao calor gerado pelo atrito das superfícies do mancal.

Como as bielas e os pistões se quebram, grandes fragmentos são lançados na região do compressor e do motor, o que pode causar danos e até queimar o motor. Geralmente, o diagnóstico inicial é o de queima do motor, mas a causa real é o retorno de líquido refrigerante.

Como ocorre o retorno de líquido refrigerante

O retorno de líquido geralmente ocorre durante o período de funcionamento noturno, quando a carga térmica é mais baixa e o sistema apresenta excesso de capacidade. 

É comum as válvulas de expansão estarem superdimensionadas para o sistema e então, cada vez que se dá a partida do compressor ou quando grandes cargas de produto são introduzidas na instalação, a válvula de expansão é forçada a se abrir, e o resultado é uma sobrecarga no evaporador, principalmente se o superaquecimento ajustado é baixo demais.

As válvulas de expansão termostática têm sua abertura forçada pela queda da pressão de sucção, acarretando redução na pressão no diafragma das válvulas de expansão. 

Tal queda de pressão reage mais rápido do que a carga no bulbo da válvula de expansão, 

levando à abertura da válvula inicialmente. Até que a carga no bulbo reaja e a pressão do bulbo comece a cair, ajudando a fechar a válvula, o líquido refrigerante correrá para o evaporador de forma descontrolada (quanto maior a válvula, maior a quantidade de líquido).

Quando esse líquido chega à linha de sucção, sua próxima parada será o compressor. 

Monitorar o ajuste do superaquecimento da válvula de expansão sob todas as condições de carga térmica e ajustar o superaquecimento a um ponto estável e que possa ser mantido sob todas as possíveis condições de carga geralmente soluciona o problema. 

Pode ser necessário utilizar um orifício de menor capacidade para atingir esse controle estável.

O uso de uma válvula de expansão eletrônica ou a inserção de um acumulador na linha de sucção pode ser necessário em sistemas que não possam ser controlados pelos antigos controles convencionais.

Causas do Retorno de Líquido Refrigerante

Baixas cargas no evaporador;
Equipamentos superdimensionado;
Distribuição de produtos na câmara frigorífica (circulação de ar deficiente causada pela iluminação, paletes, prateleiras, etc.);
Falha nos ventiladores do evaporador;
Entrada de óleo no evaporador;
Degelo insuficiente no evaporador (evaporador congelado / ausência do fluxo de ar / transferência de calor deficitária);
Orifício da válvula de expansão superdimensionado;
Tipo de válvula de expansão equivocado;
Tubo de equalização da válvula de expansão restrito ou bloqueado (tubo capilar? presença de óleo? etc);
Braçadeira do bulbo da válvula de expansão frouxa ou bulbo na posição errada na linha de sucção;
Superaquecimento ajustado em um valor baixo demais.

Medidas Preventivas contra o Retorno de Líquido Refrigerante

Certifique-se de que a válvula de expansão esteja operando com o orifício do tamanho correto.
O ajuste de superaquecimento deve ser feito para no mínimo 6 a 8 K quando o sistema utilizar válvula de expansão termostática. 

Em caso de válvula de expansão eletrônica, pode-se trabalhar com um superaquecimento menor.
Utilize um acumulador de sucção de tamanho adequado e com a função de retorno de óleo apropriada.
Verifique e reset o controle de degelo se necessário.  

Verifique detalhadamente a operação do sistema ou recondicione a instalação.

Observação:

O retorno de líquido geralmente ocorre em condições de carga parcial, o que tende a acontecer no período noturno, devido à falta de atividade como abertura de porta e movimentação de produto, empilhadeira e pessoas dentro da câmara, fatores que elevam a carga térmica da instalação. 

Portanto, o registro das condições de operação da instalação por 24 horas ajuda a apontar problemas que possam ocorrer à noite, quando a instalação está menos ativa.

Gomes..