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Problemas de campo em compressores Compressores normalmente falham devido a problemas no sistema relacionados a erros de instalação e utilização. Isto não significa porém que defeitos de fabricação não possam ocorrer, afinal uma parte do processo de fabricação de um compressor é realizado por seres humanos que cometem erros. O foco desta série de artigos dividida em 7 temas tem como objetivo identificar quais são as falhas mais comuns que ocorrem em campo e registradas através das aberturas de compressores e; maneiras de se evitar em campo que elas ocorram novamente. Quando um compressor apresenta uma falha, ele é enviado para análise e laudo. E isso consiste na abertura do compressor para identificação das causas que puderam levar a falha dos componentes internos e quebra do compressor para eventual garantia ou não dada pelo fabricante. Nesta série de artigos iremos avaliar somente o que de fato foi constatado como defeitos na abertura e análise de compressores que retornaram de campo. Porém é essencial aqui dizer que existe um concenso entre fabricantes de compressores que mais de 30% de todas as trocas de compressores, independente do fabricante do compressor trocado, são indevidas! Ou seja, o compressor não tinha defeito! É comum, nas aberturas de compressor, existir e identificar mais de um problema ao realizar a análise de um compressor que apresentou falha. É essencial para o técnico entender as causas, efeitos e razões que podem levar a cada uma destas falhas, pois quase todas estão relacionadas entre si. Além disso, é necessário compreender, entre todas as falhas identificadas na abertura, qual foi a falha que efetivamente levou o compressor a parar de funcionar. Por exemplo, vamos analisar um estudo de caso: Um compressor semi-hermético quebrado cujo o motor não está funcionando. Numa primeira análise leva a crer que ocorreu uma falha mecânica no motor, visto que a medição das bobinas não apresentaram problemas. Porém, vamos considerar uma teoria possível: Se este compressor tivesse fluído refrigerante retornando em estado líquido durante a operação, para onde ele iria? Tanto o cárter do compressor quanto a bomba de óleo captam esta mistura e a medida que o óleo é enviado para o sistema e continua se misturando com fluído refrigerante em estado líquido, perde suas propriedades lubrificantes nesta diluição. O fluído refrigerante então, em estado líquido, irá remover então a película de lubrificação das peças móveis e fixas internas do compressor, causando danos por atrito principalmente aos mancais do compressor e; havendo umidade interna, com o tempo a oxidação das peças fixas internas. Com o tempo o próprio material do mancal aumentará a folga (por desgaste) entre o mancal e o eixo, e com o peso do motor não sendo mais suportado pelos mancais ele irá sair do eixo diminuindo sua eficiência na compressão até parar de funcionar. Qual foi a causa do problema então? Resposta: Retorno de fluído refrigerante no estado líquido para o compressor. Logo, o importante é determinar não o resultado final, que no caso era uma falha mecânica no motor, mas sim a causa raíz que levou a este problema: Retorno de líquido no compressor. Nesta série de 7 artigos iremos abordar as falhas mais comuns registradas que são : 1.Superaquecimento, 2.Falhas Elétricas, 3.Retorno de Líquido, 4.Partida Inundada, 5.Golpe de Líquido, 6.Falta de Lubrificação e 7.Contaminação. Explicando a falha, mostrando as principais causas, apresentando as consequências desta falha no sistema e por fim orientando como prevenir que este tipo de falha não ocorrá novamente. Vamos começar então! Superaquecimento Gerado por conta da alta temperatura na descarga do compressor. Ocorre principalmente quando se trabalha com um valor elevado do superaquecimento do fluído refrigerante na saída do evaporador e entrada da sucção do compressor. As temperaturas elevadas de descarga irão afetar a viscosidade do óleo, podendo inclusive carbonizá-lo. O efeito da carbonização do óleo lubrificante pode ser evidenciado pela coloração escura do mesmo. A diminuição na viscosidade do óleo ocasionará uma diminuição gradual da resistência da película lubrificante, que causará atrito entre as partes mecânicas móveis do compressor, gerando assim desgaste e posteriores quebras. Além disso, o superaquecimento pode ocasionar carbonização das peças internas do compressor com esta falta de lubrificação. Um aspecto interessante registrado nas análises é a tentativa de se encobrir este defeito trocando o óleo lubrificante escuro por um óleo lubrificante novo, antes deste compressor ser aberto pelo fabricante para análise. Tal ação só demonstra ainda mais o desconhecimento da pessoa que manuseio o compressor e que não sabe que: Não é somente o óleo lubrificante que é carbonizado por este superaquecimento elevado mas também as peças metálicas dentro do compressor como veremos nas fotos a seguir. Dentre as principais causas de falha por superaquecimento estão: • Altas temperaturas de descarga; • Falta de ajuste do superaquecimento útil, total e do subresfriamento do equipamento; • Ambientes fechados com alta temperatura ambiente sem ventilação; • Alta temperatura de retorno de gás, proveniente de isolamento térmico incorreto (instalação, tipo de material e espessura do isolamento são pontos que devem ser observados pelos técnicos principalmente nas linhas de sucção); • Perda de fluído refrigerante no sistema (vazamentos ou uso de varetas de solda com alta porosidade em suas características); • Baixa carga de fluído refrigerante (imprecisão da balança ou mesmo o não uso de balança); • Controle de capacidade do motor abaixo do limite projetado; • Restrições ou obstrução da linha de fluído refrigerante; • Contaminação por umidade ou compostos químicos que prometem soluções mágicas contra vazamentos mas que dentro da tubulação e em contato com os demais componentes podem gerar problemas mais sérios a todo o sistema (falaremos mais a fundo nisso no último artigo desta série); • Falhas dos ventiladores do condensador, devido não ocorrer suficiente transferência de calor do fluído refrigerante para o ar; • Falhas no condensador, por incrustações que podem impedir uma transferência correta de calor, gerando aquecimento excessivo; • Falhas na válvula de expansão, um dispositivo de expansão subdimensionado pode gerar uma elevada restrição ao fluxo de fluído refrigerante, alterando assim a troca de calor no evaporador; • Problemas de lubrificação que geram calor e aquecem o fluído refrigerante e o compressor; • Alta razão de compressão, que pode ser causado por altas pressões, baixas pressões ou ambos. No caso de altas pressões, pode ser causadas pelo condensador estar bloqueado ou sujo, recirculação do ar do condensador, operação irregular do ventilador do condensador, sobrecarga de fluído refrigerante, presença de fluídos condensáveis no sistema ou condensador com baixa densidade. No caso de baixas pressões, pode ser proveniente de uma seleção incorreta do produto, dispositivo de expansão desajustado, perda de carga do fluído refrigerante ou queda de pressão da linha de sucção; • Por fim cada uma destas causas acima citada podem ou geram um baixo fluxo de massa do fluído refrigerante, causando assim um aquecimento adicional do compressor. Dentre os principais efeitos ao sistema, causados pelo superaquecimento, podemos citar: • Perda da viscosidade do óleo que acarreta na perda ou falta de lubrificação das partes móveis do compressor, gerando um desgaste intenso e carbonização do óleo; • Carbonização de peças mecânicas devido ao calor; • Quebra de peças mecânicas por mudanças de propriedades devido ao calor; • Desgaste de peças mecânicas devido a expansão térmica; • Superaquecimento do compressor; • Queima do motor elétrico. Os problemas decorrentes por fim são evidenciados com a queima das peçasdo compressor, a perda de lubrificação e a evidência de peças ou óleo lubrificante com coloração enegrecidas (queimadas). Dentre as medidas que podem evitar este problema estão: • Ajustar corretamente o superaquecimento útil, total e do subresfriamento do equipamento; • Realizar a carga correta de fluído refrigerante no sistema; • Realizar um vácuo adequado no sistema (falaremos um pouco mais sobre o vácuo no artigo sobre Contaminantes – aguardem!); • Utilizar sempre o óleo lubrificante indicado e recomendado pelo fabricante; • Verificar o estado adequado dos tubos capilares, temperatura do óleo no cárter e da temperatura de descarga; • Verificar se o controle de capacidade do compressor está regulado corretamente. Falhas Elétricas Como as falhas nos compressores basicamente estão divididas em 2 tipos: falhas elétricas e falhas mecânicas. Dentre as falhas elétricas estão a sobrecarga do motor, rompimento ou queima do enrolamento do motor. Dentre como falhas mecânicas, como principais são o retorno de líquido, golpe de líquido, superaquecimento e falta de lubrificação. Ainda é possível destacar também como falhas por contaminação. (Todas estas serão abordadas em futuros, não perca!) Através da abertura e análise de compressores vindos de campos, os fabricantes de compressores de um modo geral, conseguiram classificar e medir o quanto uma falha prevalece sobre outra e, qual o percentual medido desta falha. Os números números a seguir variam de fabricante para fabricante mas em média mais de 50% das falhas elétricas são causadas por problemas mecânicos. E, mais de 60% dos problemas mecânicos ocorrem devido a falhas no sistema. Os problemas elétricos nos compressores estão relacionados com o motor e / ou com como conexões elétricas. As falhas elétricas podem ser de diversos tipos, porém todas elas, de acordo com seu nível de gravidade danificar e queimar o motor e seus enrolamentos. Estão relacionadas com a sobrecarga do motor, o rompimento dos enrolamentos, a tensão de operação muito elevada ou muito baixa. Cada modelo de compressor tem uma faixa de tensão, corrente e quantidade de fases que o mesmo está projetado para trabalhar. Uma vez que essas faixas são excedidas, ou quando se trabalha com um valor muito inferior, ou até mesmo quando há um curto, um problema elétrico será gerado no motor do compressor. Pode ocorrer uma queima geral e uniforme dos enrolamentos do motor, ou uma queima localizada, geralmente resultante de um sistema sujo ou de outros danos; Neste artigo abordaremos 3 falhas elétricas: Sobrecarga do motor, rompimento do enrolamento do motor elétrico e desequílibrio de fases. Não levaremos em conta, mas vale a pena comentar, sobre um 4 tipo de falha elétrica que esta associada a erros de dimensionamento de componentes elétricos. • Sobrecarga do motor A sobrecarga no motor pode resultar na queima completa do motor elétrico, e na maioria das vezes ocorre quando o compressor está no estágio de dissolução para ser energizado. No momento em que o motor é energizado, como demandas elétricas e mecânicas sobre os enrolamentos são mais fortes para fazer com que os pistões se movam e comecem a comprimir o fluido refrigerante (pode-se verificar isso verificando os picos de corrente). Se nesta ocasião, a tensão para baixa ou o compressor estiver mecanicamente travado ou excessivamente quente, o motor se queimará se os componentes de proteção não forem acionados a tempo ou desengatados porpassados ou descalibrados. Principais causas: • Temperatura de descarga do fluído refrigerante muito elevada; • Falta de fase elétrica: A falta de uma das fases de um motor trifásico faz com que ele atue como se fosse um motor monofásico. Isto faz com que as fases restantes trabalhem com corrente excessiva tentando compensar uma corrente da fase faltante. Se os relés de sobrecarga não desligarem o motor rapidamente, estas fases se queimarão (leia desequilíbrio de fases, mais adiante); • Sub-tensão; • Sobre-tensão; • Travamento por falha mecânica; • Ciclagem curta, que gera um superaquecimento excessivo do motor elétrico; Principais efeitos: • Queima do enrolamento e posteriormente do motor elétrico como um todo, interrompendo a parada total do compressor; • Derretimento do verniz e contaminação sobre todo o motor. Como evitar: • Utilizar o compressor nas faixas combinadas de tensão; • Verifique se a rede elétrica é adequada ou não. Se não, recomende um eletricista ou alguém habilitado; • Verificar o funcionamento correto dos protetores do motor; • Estar atento aos diagnósticos gerais nos protetores (drivers ou componentes eltromecânicos como bimetálicos etc); • Rompimento do enrolamento do motor elétrico Sabemos que o retorno de fluído refrigerante em estado líquido, causa a mistura do fluído refrigerante com o óleo lubrificante, remova uma película de lubrificação causando danos nas peças e eventual falha no motor elétrico por desgate ou gerando contaminação que pode danificar uma camada de verniz do enrolamento causando o curto e queima. Neste caso, a lubrificação entre peças metálicas também fica comprometida, o atrito entre peças de metal podem gerar fragmentos metálicos que podem ficar alojadas nos enrolamentos do motor. Estes fragmentos metálicos podem funcionar como ferramentas de corte, causando danos aos isolamentos do enrolamento causando por fim um curto. Este defeito pode surgir apenas meses após a ocorrência da falha mecânica que originou o fragmento. Outro meio de danificar de forma pontual ou enrolamento do motor é com falta ou má correção do fator de potência (correção feita pela utilização dos capacitores no quadro elétrico) que irá ocasionar um pico de tensão. Principais causas: • Curto circuito interno disparo por um fragmento metálico interno do compressor por falha de lubrificação; • Baixa tensão de linha; • Perda de fluído refrigerante; • Pressão de descarga elevada; • Umidade no sistema; • Dimensionamento errado de disjuntores, contatoras e até mesmo do diâmetro da fiação elétrica de ligação do compressor ou do sistema todo; • Ruptura do isolamento do motor resultado de um esforço normal (variações de temperatura causam expansão maior do cobre do isolamento); • Picos de tensão resultante da sobrecorreção do fator de potência (estes equipamentos trabalham sobre potência no motor elétrico, quando uma correção feita com o uso de capacitores ultrapassa o valor estabelecido pelo fabricante do compressor, causa o aquecimento localizado do enrolamento e gera a queima sempre o fabricante); • Desequilíbrio de fase (veremos à seguir). Principais efeitos: • Queima do motor elétrico que acarreta total parada do compressor. Como evitar: • Utilizar o compressor nas faixas combinadas de tensão; • Verificar o funcionamento correto dos protetores do motor; • Dimensionamento correto de disjuntores, contatoras e do diâmetro da fiação elétrica; • Estar atento aos diagnósticos gerais nos protetores (drivers ou componentes eltromecânicos como bimetálicos etc); • Se atentar ao aterramento. Se não houver, recomende um eletricista ou alguém habilitado; • Seguir as recomendações dos fabricantes e normas em relação ao fator de potência. Ainda falando sobre o enrolamento dos compressores segue uma orientação de medida dos terminais do enrolamento de um compressor: Abaixo temos 2 exemplos, um compressor monofásico e um compressor trifásico. Nas imagens vemos que as medidas especiais nos terminais dos enrolamentos do compressor trifásico serão sempre iguais. Já no compressor monofásico uma será a somatória das outras duas categorias. Esta é a diferença, quando se mede o enrolamento, entre estes tipos de compressores (monofásico e trifásico). ATENÇÃO AO DESEQUILÍBRIO DE FASE !!! As redes de energia elétrica de nosso país não são as melhores no quesito necessário fornecer energiaelétrica. Porém uma parte dos erros elétricos em campo esta ligada ao desequilíbrio de fase. Sabemos que a maioria dos fabricantes fala de uma tolerância elétrica na ordem de 10%. Ou seja, se você possui um compressor que opera em 380V nominal, este na verdade pode trabalhar adotando uma recomendação de 10%, entre 342V a 418V de acordo com variação de energia elétrica existente na rede elétrica. Conforme cálculo abaixo: -10% = 380-380 * 10/100 = 342 V + 10% = 380 + 380 * 10/100 = 418 V Pois bem, estes 10% é uma tolerância de funcionamento baseado nas variações da rede elétrica. Já o desequilíbrio de fase é uma condição na qual as três fases (em sistemas trifásicos) apresentam diferentes valores de tensão em módulo ou defasagem angular entre fases diferentes de 120 ° elétricos ou, ainda, como duas condições simultaneamente. Isso pode ocorrer em sistemas mistos trifásicos e monofásicos (ex .: Rede de supermercados) ou, somente em sistemas monofásicos mais específicos (ex .: Rede única). Para se calcular o desequilibrio de fase, você deve medir as 3 fases com um multímetro, neste exemplo temos um motor de 380V nominal: • Entre A e B = 365V; • Entre A e C = 380 V; • Entre B e C = 370V. Aqui já percebemos a influência da tolerância dos 10% que os fabricantes costumam usar. Uma rede perfeita 380V em todas as fases das fases. Após isso você deve fazer: • a média destes valores medidos (item 1 abaixo); • cálculo o desvio máximo que é a tensão nominal do motor (sem exemplo 380V) menos o desvio máximo (item 2 abaixo) e; • por fim multiplicar o resultado do desvio máximo por 100 e dividir pela média das tensões medidas (item 3 abaixo). Encontramos por fim o valor do% de desiquilíbrio que é igual a 2,23% que nada tem com os 10% de tolerância dos fabricantes, mas sim a norma NEMA MG1. A norma NEMA (National Electrical Manufacturers Association) é uma associação dedicada a temas elétricos (não abordaremos esta associação aqui). Nesta norma esta definido que o% de desiquilíbrio completo multiplicado por 2 e elevado ao quadrado (item 4 abaixo), não pode ser superior ou igual a 2%. Se assim for, ou seja, o valor final for maior ou igual a 2%, existe um desiquilibrio de fase a ser corrigido. No nosso exemplo existe um desiquilibrio de fase de aproximadamente 10%, ou seja, sendo simplista, uma das fases esta puxando mais corrente que as outras duas fases comprometendo a vida útil do motor como já vimos. Principais causas: • A combinação de cargas monofásicas e trifásicas desequilibradas, principalmente cargas especiais, no mesmo sistema de distribuição, sendo as cargas monofásicas desigualmente distribuídas ao longo das três fases do sistema (Ex .: aproveitamento de fases para instalação de componentes adicionais, como um transformador e outros ); • Deficiências na rede principal (empresa fornecedora de energia); • As configurações de demanda do transformador desigual; • Fase aberta no primário de um transformador trifásico no sistema de distribuição; • Problemas de conexão no banco de transformadores; • Um fusível queimado ou capacitores com defeito em um banco de capacitores; • Distribuição desigual de cargas monofásicas, como iluminação. Principais efeitos: • Queima do motor elétrico que acarreta total parada do compressor. Como evitar: • Ao identificar uma falha de desequilíbrio de fase, é recomendado se chamar um eletricista habilitado . Muitos técnicos de HVAC-R se aventuram a correção de problemas elétricos porém existem casos, é este é um deles, onde para este trabalho se exige de fato habilitação, conhecimento técnico e experiência para solucionar este tipo de problema; Existem, porém, algumas dicas básicas que talvez solucionem o problema: A primeira e mais básica solução consiste em reorganizar ou redistribuir como cargas para que o sistema fique mais equilibrado (se você não sabe, não mexa! O problema pode piorar e acidentes podem acontecer !). Para certas aplicações, também existe a possibilidade de reduzir o desequilíbrio se os parâmetros principais alterados (Se você não tem os parâmetros do fabricante, não mexa!). Retorno de Líquido É o problema mais comum encontrado nos compressores que sofrem quebra mecânica. Ocorre quando há retorno de fluído refrigerante em estado líquido ao compressor, sendo pela sucção (compressor ligado) ou pela descarga (compressor desligado). Este problema ocorre principalmente quando o superaquecimento do gás na entrada de sucção do compressor está baixo, permitindo que o fluído refrigerante que sai do evaporador apresente líquido, sendo que este deveria estar totalmente evaporado. A presença do fluído refrigerante em estado líquido no compressor faz com que este se misture ao óleo lubrificante alterando sua capacidade de lubrificação. O efeito desta mistura líquida (óleo lubrificante com fluído refrigerante) é capaz de remover toda a película de lubrificação de óleo nas partes móveis do compressor. Logo, esta perda de lubrificação entre as partes móveis provocará o contato de metal contra metal, gerando o desgaste e a quebra mecânica das peças, que caracteristicamente se manifestará de forma progressiva ao passar do tempo. Principais Causas: • Dimensionamento incorreto da válvula de expansão: Quando a válvula de expansão é dimensionada de maneira incorreta, a mesma permitirá uma passagem maior de fluído refrigerante líquido do que o necessário, principalmente durante o funcionamento em carga parcial; • Não utilização de um aquecedor de cárter, ou utilização incorreta (temperatura da resistência menor do que o necessário); • Perda de eficiência do evaporador do lado do ar, devido a formação de gelo e incrustações no mesmo. Havendo um fluxo reduzido de ar através de uma serpentina de expansão direta, ocorrerá o congelamento das serpentinas. A presença do gelo isolará a superfície de transferência de calor, impedindo que ocorra a evaporação correta e completa do fluído refrigerante; • Superaquecimento calculado incorretamente: Conforme já evidenciado, um cálculo incorreto do superaquecimento na linha do evaporador pode fazer com que o fluído refrigerante não seja evaporado completamente, retornando no estado líquido para o compressor; • Incorreta distribuição de ar na face da serpentina do evaporador (queima do ventilador do evaporador, por exemplo). Havendo distribuição incorreta de ar ao longo da serpentina, causando uma temperatura inadequada de sucção, que gera uma flutuação do ponto ideal de operação da válvula de expansão causando o retorno de fluído refrigerante em estado líquido no compressor; • Excesso de fluído refrigerante no sistema! Principais efeitos: • Remoção da película de lubrificação das partes móveis do compressor, gerando desgaste progressivo e consequentemente quebra mecânica, além de um ruído excessivo e vibrações anormais. A remoção da película irá gerar os riscos nas peças devido ao atrito. Problemas decorrentes: O retorno de líquido no compressor pode gerar os seguintes problemas: • Partida Inundada (Próximo artigo); • Golpe de Líquido (Parte 5 deste artigo). Como evitar: • Realizar uma limpeza e vácuo no sistema para eliminar os ácidos e resíduos provenientes da contaminação por umidade. Deve-se substitui os filtros secadores por filtros EK com alta capacidade de absorção de ácidos, umidade ou limalhas metálicas dentro do sistema; • Nunca reaproveitrar filtros secadores; • Instalar um filtro secador na linha de sucção do compressor; • Verificar limpeza e fluxo de ar no condensador; • Analisar o funcionamento do sistema, no dispositivo de expansão, no evaporador e na carga do fluído refrigerante (o superaquecimento deve ser seguir o que o fabricante da máquina recomendar); • Verificar o superaquecimento do fluído refrigerante na linha de sucção. Havendo golpe de líquido, o superaquecimento tenderá a0K (Zero k) e o efeito desta mistura removerá todo o filme de lubrificação das partes móveis do compressor; • Verificar se há longas paradas do compressor. Se houver poderá estar ocorrendo partidas inundadas (veremos isso mais a fundo no próximo artigo sobre Partida Inundada); • Após a instalação do compressor no sistema, pressurizar com nitrogênio e realizar testes de vazamento. Evacuar o sistema com mínimo de 500 microns (0,0005 = ou seja, utilizar vacuômetro digital para conseguir verificar essa medida!); • Instalação de válvulas de retenção ou até de válvulas solenóides (se a automação do sistema favorecer isso) nas tubulações de sucção e descarga do compressor impedindo a reversão do fluxo de fluído refrigerante por estas linhas. Partida Inundada Em um sistema de refrigeração, o compressor é o último componente a esfriar durante uma parada, e o último a se aquecer, devido a suas peças em sua maioria serem construídas de ferro fundido. Logo, uma vez que a temperatura ambiente esteja elevada, o compressor será, após várias horas de parada do sistema, o componente com a maior temperatura. A partida inundada ocorre quando há migração do fluído refrigerante geralmente durante as paradas do compressor (Ver também o artigo anterior sobre Retorno de Líquido), sendo resultado da condensação de fluído refrigerante nas partes do sistema em temperaturas de menor valor. Quando o fluído refrigerante se condensa nos locais com temperaturas mais baixas (o que pode ocorrer também no compressor, se ele estiver em uma área aberta num dia frio) o fluído refrigerante irá circular como líquido para o cárter. Com isso, o fluído refrigerante condensado se aloja no compressor e tende a se misturar com o óleo lubrificante, tendendo a diluí-lo. Novamente, esta mistura fará com que o óleo perca suas propriedades lubrificantes, ocasionando, como já descrito, problema posteriores no compressor. Quando o compressor por fim parte, ocorre uma mistura espumante (fluido refrigerante + óleo lubrificante diluido) que começa a limpar a película de lubrificante nos pontos onde esta mistura espumante for mais intensa. Ou seja, ao contrário do Retorno de Líquido que causará riscos em todas as peças internas móveis do compressor de forma igual a Partida Inundada mostrará riscos em algumas partes das peças mais afetadas de maneira desigual. Para piorar, o fluído refrigerante e o óleo lubrificante diluído começam a evaporar a medida que as demandas sobre o compressor são exigidas fazendo com que haja atrito entre metal com metal nestas superfícies agora sem a pelicula lubrificante protetora. Outra consideração a se fazer é sobre um grande acúmulo de fluído refrigerante no cárter. Se este de fato existir, ocorrerá um possível consumo extra de energia elétrica para comprimir líquido e não vapor; podendo em consequência disso um golpe de líquido na hora ou pouco tempo depois da partida com o compressor em funcionamento. (Falaremos de golpe de líquido no próximo artigo). Principais causas: • Migração do fluído refrigerante para o compressor, que irá irá se condensar quando o compressor estiver como o componente de menor temperatura do sistema; • Falhas dos ventiladores do evaporador e condensador; • Falhas na válvula de expansão; • Excesso de fluído refrigerante no sistema; • Retorno de fluído refrigerante em estado líquido no sistema: O retorno de fluído refrigerante em estado líquido causa o resfriamento excessivo do bloco do compressor, que gera migração do fluído refrigerante causando a partida inundada quando o sistema é ligado novamente; Principais efeitos: • Ocorrerá a diluição do óleo lubrificante, que gera a perda da capacidade de lubrificação do mesmo, principalmente durante a partida do compressor, causando o contato de metal com metal gerando o desgaste e entre as peças móveis do compressor e possíveis travamentos. Este contato entre as peças móveis do compressor pode, além disto, gerar um ruído excessivo, possíveis quebras das peças e vibrações anormais; • Espumação, se houver fluído refrigerante em estado líquido dentro do compressor durante sua partida, o óleo pode ser carregado em grande quantidade para fora do compressor na forma de espuma, o que irá causar uma perda temporária de lubrificação; • Empenamento das palhetas das placas de válvulas; • Aumento do consumo de energia elétrica (ocasionado principalmente nos períodos de partida). Problemas decorrentes: A partida inundada no compressor pode gerar os seguintes problemas: • Golpe de Líquido (próximo artigo a ser publicado); • Problemas de Lubrificação (artigo 6 desta série); Como evitar: • Utilizar um aquecedor de cárter e verificar sua eficiência em caso de temperaturas ambientes muito frias; • Realizar a limpeza do sistema para eliminar os ácidos e resíduos provenientes da contaminação por umidade. Deve-se substituir os filtros secadores por filtros EK com alta capacidade de absorção de ácidos, umidade ou limalhas metálicas dentro do sistema; • Instalar um filtro secador na linha de sucção do compressor; • Verificar limpeza e fluxo de ar no condensador; • Analisar o funcionamento do sistema, no dispositivo de expansão, no evaporador e na carga do fluído refrigerante (o superaquecimento deve ser seguir o que o fabricante da máquina recomendar); • Verificar o superaquecimento do fluído refrigerante na linha de sucção. Havendo golpe de líquido, o superaquecimento tenderá a 0K (Zero k) e o efeito desta mistura removerá todo o filme de lubrificação das partes móveis do compressor; • Verificar se há longas paradas do compressor. Se houver poderá estar ocorrendo partidas inundadas (A diluição do óleo lubrificante com o fluido refrigerante ocorre durante as paradas prolongadas do compressor, fazendo com que ele perca grande parte das suas qualidades de lubrificação); • Após a instalação do compressor no sistema, pressurizar com nitrogênio e realizar testes de vazamento. Evacuar o sistema com mínimo de 500 microns (0,0005 = ou seja, utilizar vacuômetro digital para conseguir verificar essa medida!); Golpe de Líquido Uma vez que exista a presença de grande quantidade fluído refrigerante em estado líquido no , óleo lubrificante ou uma mistura dos dois dentro dos cilindros, o pistão não conseguirá comprimí-lo naturalmente, durante um curto período de tempo, pela válvula de descarga durante a compressão. Logo, este efeito causará uma pressão excessiva no interior do cilindro. Esta pressão hidrostática criará excessivas cargas no dispositivo de compressão, seja ele pistões, scrolls ou palhetas. Esta pressão no pistão, por exemplo, será retransmitida através da biela e virabrequim e mancal principal, até que um dos componentes não aguente e falhe mecanicamente. Além disso, esta mistura de fluído refrigerante em excesso com o óleo lubrificante causará uma mistura espumante que faz com que as bombas de óleo, sejam mecânicas ou eletrônicas, passem a não bombear corretamente, causando assim alarmes desnecessários ou até mesmo uma espécie de bypass nestes componentes não alertando o perigo que o compressor esta correndo. Outro ponto a observar é que contínuo retorno de fluído refrigerante (veja o artigo sobre Retorno de Líquido) no estado líquido no compressor causado por um superaquecimento inadequado (veja também o artigo de ajuste de superaquecimento e o primeiro artigo desta série) também gera uma refrigeração do bloco do compressor, quando este esta desligado. Este fluído refrigerante em estado líquido que fica retido no bloco do compressor causará um golpe de líquido quando o compressor é ligado novamente (ver artigo anterior sobre partida inundada). Com este ciclo de liga e desliga, que geralmente ocorrem diversas vezes em sistemas de climatização, inúmeros golpes de líquido (de maior e menor proporção) ocorrerão durante um dia inteiro de funcionamentodo compressor. Principais causas: • Retorno de fluído refrigerante em estado líquido no compressor; • Partida Inundada; • Falta de lubrificação; • Excesso de fluído refrigerante no sistema; • Excesso de óleo lubrificante no sistema. Principais efeitos: • Quebra mecânica das partes do compressor, devido ao mesmo tentar comprimir líquido Como evitar: • Realizar a limpeza do sistema para eliminar os ácidos e resíduos provenientes da contaminação por umidade. Deve-se substituir os filtros secadores por filtros EK com alta capacidade de absorção de ácidos, umidade ou limalhas metálicas dentro do sistema; • Instalar um filtro secador na linha de sucção do compressor; • Verificar limpeza e fluxo de ar no condensador; • Analisar o funcionamento do sistema, no dispositivo de expansão, no evaporador e na carga do fluído refrigerante (o superaquecimento deve ser seguir o que o fabricante da máquina recomendar); • Verificar o superaquecimento do fluído refrigerante na linha de sucção. Havendo golpe de líquido, o superaquecimento tenderá a 0K (Zero k) e o efeito desta mistura removerá todo o filme de lubrificação das partes móveis do compressor; • Verificar se há longas paradas do compressor. Se houver poderá estar ocorrendo partidas inundadas (A diluição do óleo lubrificante com o fluido refrigerante ocorre durante as paradas prolongadas do compressor, fazendo com que ele perca grande parte das suas qualidades de lubrificação); • Após a instalação do compressor no sistema, pressurizar com nitrogênio e realizar testes de vazamento. Evacuar o sistema com mínimo de 500 microns (0,0005 = ou seja, utilizar vacuômetro digital para conseguir verificar essa medida!); Falta de Lubrificação Os problemas de lubrificação, descritos neste artigo diferem das falhas de lubrificação causadas pelo retorno de líquido ou partida inundada no compressor (já visto em artigos anteriores), consistindo do não retorno do óleo lubrificante ao cárter do compressor e, impedindo assim a lubrificação correta e o arrefecimento adequado das peças do compressor. Se grandes quantidades de óleo forem retidas quando em carga mínima, o óleo poderá voltar gerando um golpe de líquido quando o compressor for acionado em capacidade elevada. Ou em pequenas quantidades que gerarão um calor excessivo e consequente desgaste das peças mecânicas internas do compressor. Principais causas: • Ciclagem curta (muitas partidas do compressor durante um curto espaço de tempo), dificultando a circulação do fluído refrigerante ao longo do sistema e impedindo o retorno suficiente de óleo lubrificante ao compressor, podendo gerar até espumação; • Esta espumação pode causar problemas nas bombas de óleo, sejam mecânicas ou eletrônicas, gerando alertas desnecessários ou até causando uma espécie de bypass na bomba que passa a não alertar problemas com a falta de óleo lubrificante; • Longos períodos de funcionamento com carga mínima, não permitindo a circulação adequada de óleo lubrificante (o óleo retorna ao cárter diluído no fluído refrigerante); • Projeto inadequado de tubulações (consulte sempre as recomendações de instalação do fabricante do equipamento): o Falta da instalação de um sifão na saida do evaporador, fazendo com que o óleo lubrificante fique retido nas últimas serpentinas do evaporador; o má disposição de sifões de óleo na saída dos evaporadores ou no início de tubulações ascendentes da linha de sucção (tubulações na vertical); o falta de inclinação favorável da linha de sucção para que o óleo lubrificante vá em direção ao compressor; o desenhos ou seleções inadequadas dos diâmetros da linha de sucção; o excesso de curvas; o instalação de redução antes da entrada de um sifão, isso não permite o retorno de óleo lubrificante junto com fluído refrigerante ao sistema. • Velocidade de arraste inferior ao estabelecido em norma; • Partida Inundada, conforme descrito, se houver fluído refrigerante em estado líquido dentro do compressor durante a partida, o óleo pode ser carregado em grande quantidade para fora do compressor na forma de espuma, resultando em problemas de lubrificação; • Superaquecimento excessivo, no qual a falta de gás impede a circulação correta de óleo lubrificante no sistema; • Entupimento do filtro de óleo devido a impurezas; • Separadores de óleo ineficientes; Principais efeitos: • Falta de óleo no cárter do compressor, que irá impedir a correta lubrificação dos mancais e dos componentes móveis internos do compressor. Problemas decorrentes: A falta de lubrificação no compressor pode gerar os seguintes problemas: • Golpe de Líquido, devido ao retorno do óleo retido ou excesso de óleo; • Superaquecimento excessivo, gerado pelo aquecimento do compressor; Como evitar: • Verificar o nível de óleo do compressor; • Verificar limpeza e fluxo de ar no condensador; • Verificar se é necessário modificar o diâmetro da tubulação para aumento da velocidade de arraste (Verifique isso sempre em conjunto com o fabricante da máquina); • Analisar o funcionamento do sistema, no dispositivo de expansão, no evaporador e na carga do fluído refrigerante (o superaquecimento deve ser seguir o que o fabricante da máquina recomendar); • Verificar o superaquecimento do fluído refrigerante na linha de sucção. Havendo golpe de líquido, o superaquecimento tenderá a 0K (Zero k) e o efeito desta mistura removerá todo o filme de lubrificação das partes móveis do compressor; • Verificar se há longas paradas do compressor. Se houver poderá estar ocorrendo partidas inundadas (A diluição do óleo lubrificante com o fluido refrigerante ocorre durante as paradas prolongadas do compressor, fazendo com que ele perca grande parte das suas qualidades de lubrificação) nesse caso adicionar resistência de cárter no compressor; • Após a instalação do compressor no sistema, pressurizar com nitrogênio e realizar testes de vazamento. Evacuar o sistema com mínimo de 500 microns (0,0005 = ou seja, utilizar vacuômetro digital para conseguir verificar essa medida!); Contaminação A contaminação é outro problema que pode causar a quebra do compressor, e pode ser gerada por 4 diferentes razões que serão abordadas a seguir. 1. Contaminação por umidade: A contaminação está diretamente relacionada com a presença de umidade no sistema, proveniente de práticas inadequadas de instalação e manutenção (falta de cuidado, falta de ferramentas/equipamentos corretos e principalmente falta da realização de um vácuo adequado no sistema). Uma vez que há umidade no sistema, ocorre o fenômeno que chamamos de “Copper Plating”, ou cobreamento, que é o resultado da mistura de umidade, fluído refrigerante e óleo lubrificante que reagem quimicamente entre si e acabam atacando as peças internas do compressor. A cor avermelhada dentro do sistema é o indício deste problema e da falta de realização do vácuo no sistema. Além disso, uma vez que isto ocorre, o óleo perde suas propriedades lubrificantes, o que acaba gerando um desgaste entre as peças metálicas. O cobreamento surge em 2 fases. Primeiramente o cobre existente dentro do compressor é dissolvido numa reação entre óleo lubrificante e fluído refrigerante. A quantidade de cobre dissolvido é determinada pela natureza do óleo, pela temperatura e pela presença de impurezas. Na segunda fase, o cobre dissolvido é depositado nas partes metálicas, por uma reação eletroquímica (hidrólise), marcando a peça e expondo o problema. Os sistemas que utilizam óleo POE, poliolester, são mais propensos a este tipo de situação. Principais causas: • Vácuo incorreto ou inexistente no sistema durante a instalação, que pode gerar a presença de ar e umidade no sistema; • Manuseio incorreto de óleos lubrificantes do compressor durante a manutenção: óleo fora da especificação, com data de validade vencidaou exposto a umidade ambiente, permitindo contato com esta. Principais efeitos: • Cobreamento dos componentes metálicos resultando em desgaste, emperramento e consequente quebra mecânica dos componentes; • Oxidação, corrosão e decomposição do fluído refrigerante; • Calor excessivo devido a fricção; • Desgaste das superfícies de contato. Como evitar: • A primeira instalação da máquina é o momento mais importante, pois a contaminação só será visível tempos depois; • Certificar-se da realização de um vácuo correto no sistema! Após a instalação do compressor no sistema, pressurizar com nitrogênio e realizar testes de vazamento. Evacuar o sistema com mínimo de 500 microns (0,0005 = ou seja, utilizar vacuômetro digital para conseguir verificar essa medida!); • Selecionar uma bomba de vácuo adequada; • Certificar-se que não existe vazamento no sistema. O nível de vácuo deve ser mantido sem qualquer aumento significativo durante um intervalo de 30 minutos com a bomba de vácuo desligada; • Realizar a limpeza do sistema para eliminar os ácidos e resíduos provenientes da contaminação por umidade. Deve-se substituir os filtros secadores por filtros EK com alta capacidade de absorção de ácidos, umidade ou limalhas metálicas dentro do sistema; • Instalar um filtro secador na linha de sucção do compressor; • Analisar o funcionamento do sistema, no dispositivo de expansão, no evaporador e na carga do fluído refrigerante (o superaquecimento deve ser seguir o que o fabricante da máquina recomendar); • Verificar o superaquecimento do fluído refrigerante na linha de sucção. Havendo golpe de líquido, o superaquecimento tenderá a 0K (Zero k) e o efeito desta mistura removerá todo o filme de lubrificação das partes móveis do compressor; 1. Contaminação por impurezas do ar: Contaminação causada pela presença de materiais estranhos, tais como sujeira, fluxo de solda, ou produtos químicos que se juntam com o ar, resultando em desequilíbrios químicos que provocam ruptura das moléculas do óleo lubrificante. Este efeito, aliado ao calor proveniente das altas temperaturas de descarga do sistema e de temperaturas devido ao aumento de fricção, pode resultar na formação de ácidos, incrustações ou ambos. Principais causas: • Ar com impurezas introduzido no sistema durante a instalação ou manutenção da tubulação aliada a altas temperaturas; • Manuseio incorreto de óleos lubrificantes do compressor durante a manutenção aliada a altas temperaturas. Principais efeitos: • Formação de ácidos e incrustações (lodo) que aumentam a fricção e geram desgaste. Como evitar: • Realizar a limpeza do sistema para eliminar os ácidos e resíduos provenientes da contaminação por umidade. Deve-se substituir os filtros secadores por filtros EK com alta capacidade de absorção de ácidos, umidade ou limalhas metálicas dentro do sistema; • Instalar um filtro secador na linha de sucção do compressor; • Verificar limpeza e fluxo de ar no condensador; 1. Contaminação por óxidos: Contaminação que ocorre quando o calor aplicado pelo maçarico é realizado na presença de ar. Estes óxidos se acumulam no filtro de óleo, causando um entupimento do filtro, que poderá gerar perda de lubrificação. Principais causas: • Calor aplicado pelo maçarico na presença de ar; Principais efeitos: • Oxidação nas peças; • Entupimento do filtro de óleo causando perda de lubrificação; Como evitar: • Realizar a limpeza do sistema para eliminar os ácidos e resíduos provenientes da contaminação por umidade. Deve-se substituir os filtros secadores por filtros EK com alta capacidade de absorção de ácidos, umidade ou limalhas metálicas dentro do sistema; 1. Contaminação por uso de aditivos/produtos não recomendados pelo fabricante: Contaminação que ocorre quando por desconhecimento técnico, a pessoa que faz a manutenção usa: 1. aditivos/produtos que prometem milagres porém não são recomendados por nenhum fabricante de compressor (não há boletim, estudo técnico oficial ou documentação técnica dos fabricantes de compressores autorizando o uso do aditivo/produto) OU 2. óleos lubrificantes não homologados para uso em sistemas de ar condicionado e refrigeração. Estes são os casos onde a pessoa utiliza, por exemplo, óleos lubrificantes automotivos no sistema esperando obter uma vantagem que de certo não virá. Recomendação do vácuo: • Use um filtro secador EK com alta capacidade de absorção e realize o vácuo do sistema abaixo de 500 mícrons, lembrando de quebrar o vácuo com nitrogênio extra seco; • Observe se o sistema mantém o vácuo por volta de 10 a 15 minutos. Se não subir mais de 500 mícrons, isso é aceitável. Se subir acima de 500 mícrons, você precisará fazer novamente o processo de vácuo.