TORNA ALLA PAGINA INIZIALE
CENTRO STUDI GALILEO

 

Utilizzo del riscaldatore per l’olio nei compressori alternativi e a vite

Pietro Trevisan - Bitzer Italia

Il riscaldatore per l’olio, detto anche resistenza carter, e' un accessorio che trova largo impiego nella pratica impiantistica. A dispetto del ridotto costo e della relativa facilita' d’impiego, questo componente svolge una funzione di massima importanza per un corretto e durevole funzionamento dei compressori semiermetici a vite ed alternativi.

Analizzeremo di seguito nel dettaglio gli aspetti tecnici correlati all’impiego della resistenza carter, e le interazioni tra refrigerante ed olio frigorifero che possono influenzare il funzionamento e l’affidabilita' complessivi del compressore.

Durante le pause di funzionamento, a seconda della tipologia e modalita' esecutiva del sistema frigorifero, puo' verificarsi un’elevata diluizione dell’olio presente nel carter da parte di fluido frigorigeno che entra in soluzione nell’olio. Infatti l’olio lubrificante ha la capacita' chimica di solubilizzare grandi quantita' di refrigerante a seconda delle condizioni di temperatura e pressione in cui si trova.

Fig. 1

Questo fenomeno fisico (solubilizzazione del refrigerante nell’olio) viene descritto nella figura 1. Nel disegno "A" vi sono due recipienti, separati da un rubinetto chiuso, contenenti rispettivamente olio e refrigerante puri. Quando il rubinetto di separazione (disegno B) viene aperto si realizza un moto diffusivo delle molecole di refrigerante verso l’olio contenuto nel recipiente attiguo. In questo modo si ottiene una miscela di olio+refrigerante con proprieta'fisiche diverse da quelle dell’olio inizialmente puro. Come vedremo in seguito se la percentuale di refrigerante diluito nell’olio e' elevata, le proprieta'lubrificanti dell’olio vengono drasticamente modificate (per la precisione si ha un forte calo della vistosita').

Il metodo piu' utilizzato per contrastare il processo di solubilizzazione del refrigerante nell’olio e' quello di riscaldare l’olio contenuto nel compressore per mezzo di una resistenza elettrica di idonea potenza. Nel disegno "C" viene schematizzato l’effetto di un innalzamento di 20 gradi della temperatura dell’olio ottenuto con una resistenza elettrica scaldante.

Fig.2 e Fig.3

Per meglio comprendere in che misura la diluizione dell’olio possa avvenire all’interno del compressore durante le pause di funzionamento riportiamo le figure 2 e 3 per il caso di compressori alternativi e le figure 4 e 5 per i compressori a vite. In ambedue le tipologie di compressori infatti (vite e pistoni) il fenomeno si manifesta in maniera del tutto analoga. Ci riferiamo quindi al caso di compressori alternativi (fig. 2 e 3) segnalando che nel caso dei compressori avite il fenomeno si comporta nello stesso modo

La fig. 2 contiene un grafico che consente di individuare la percentuale di refrigerante disciolta nel lubrificante, in base alla temperatura (in ascissa) ed alla pressione (in ordinata).

Si puo' subito notare che non e' difficile ottenere valori rilevanti della percentuale di refrigerante nella miscela olio/refrigerante, per esempio nel caso di olio BSE32 miscelato con R134a ad una temperatura di 25C con una pressione di 5bar la miscela e' costituita per il 70% da olio e addirittura per il restante 30% da refrigerante.

E’ intuitivo che le proprieta'lubrificanti della miscela siano diverse da quelle dell’olio puro e che possano variare in modo significativo al variare della concentrazione di refrigerante.

Fig.4 e Fig.5

Una valutazione analitica della viscosita' di questa miscela puo' essere eseguita con l’ausilio della figura 3.

Il grafico puo' essere utilizzato conoscendo la percentuale d’olio nella miscela (calcolata con l’impiego del grafico precedente descritto in fig.3) e la temperatura della stessa miscela. Con questi due valori viene individuato un punto nel grafico, la cui ordinata (valore sull’asse Y) rappresenta la viscosita' espressa in cST.

Con l’utilizzo di questi diagrammi e' anche possibile capire in che modo la resistenza olio possa positivamente influenzare le proprieta'della miscela: a parita' di pressione e con temperature crescenti diminuisce la percentuale di refrigerante ed aumenta la viscosita'.

Gli effetti concreti che la diluizione del lubrificante durante le pause puo' avere sul compressore possono essere di vario tipo.

In primo luogo bisogna sicuramente considerare che l’avviamento di un compressore e' sempre un evento gravoso per la macchina. Infatti nelle prime fasi dopo lo spunto il lubrificante circola in quantita' non ancora ottimali; inoltre molto spesso in questa fase la probabilita' di un transitorio ritorno di refrigerante non evaporato in aspirazione al compressore (ritorno di liquido) e' piu' elevata, in ragione del fatto che la valvola termostatica e l’evaporatore devono ancora arrivare a regime e possono pertanto avere delle pendolazioni di funzionamento. In questo modo si puo' quindi verificare la condizione in cui il lubrificante diluito con refrigerante abbia una viscosita' troppo bassa per una lubrificazione ottimale causando una rapida usura degli organi in movimento.

Un’altra nota conseguenza negativa e' la schiumatura dell’olio all’avviamento. Infatti quando il compressore viene avviato la pressione nel carter diminuisce causando una rapida evaporazione del refrigerante disciolto nell’olio. Questa evaporazione comporta il fenomeno comunemente conosciuto come schiumatura dell’olio. La schiuma e' sicuramente un cattivo lubrificante e puo' creare le condizioni per un colpo di liquido o un colpo d’olio nella corsa di compressione dei pistoni.

Con l’impiego della resistenza olio durante le pause di funzionamento si riesce a ridurre la concentrazione del refrigerante disciolto nell’olio a valori che non danno preoccupazione per il buon funzionamento del compressore.

La resistenza olio e' e' particolarmente importante (va quindi necessariamente prevista) nei seguenti casi pratici:

  • Casi in cui la temperatura dell’olio (temperatura esterna del carter) puo' abbassarsi a valori che non sono almeno 10 – 15 K al di sopra della temperatura dell’evaporatore.
  • Casi in cui la temperatura dell’ambiente in cui il compressore viene inserito possa essere inferiore a 10C.

 

  • Casi di compressori dotati di pompa dell’olio.

Per contro vi possono anche essere casi in cui si puo' fare a meno della resistenza olio:

  • Quando la carica di refrigerante piccola (meno di 1,5 o 2 volte la carica d’olio).
  • Sistemi ampiamente collaudati in cui e' gia' noto a priori il comportamento dell’impianto.
  • Sistemi con pump down con temperatura dell’ambiente in cui si trovano i compressori maggiore di 10C.
  • Quando le pause di lavoro del compressore sono brevi e non si puo' di conseguenza verificare un eccessivo raffreddamento dell’olio (p.e. casi di sistemi dotati di rotazione automatica dei compressori).

Si consiglia comunque di valutare attentamente le condizioni di funzionamento del sistema prima di stabilire se la resistenza puo' essere omessa.