PROBLEMI DI LUBRIFICAZIONE

 

Le principali cause che creano a un compressore problemi di lubrificazione sono:

• diluizione dell’olio;
• abbassamento del livello dell’olio;
• perdita di viscosità causata da un eccessivo riscaldamento del compressore.

Diluizione dell’olio

Vedremo gli effetti dei problemi generati dalla eccessiva diluizione dell’olio dando per scontata la conoscenza delle cause.

Dopo lunghe fermate l’olio può essere fortemente diluito a causa della presenza di fluido frigorigeno e in alcuni casi si può avere una “separazione di fase”.

In tal caso la parte meno densa galleggia su quella più densa (normalmente composta da una percentuale predominante di refrigerante) che ovviamente occupa il fondo del carter, dove si trova il punto di pescaggio della pompa dell’olio. All’avviamento del compressore la pompa preleva una parte di quest’olio particolarmente diluito mettendolo in circolo sulle bronzine e su tutte le altre parti da lubrificare. In queste condizioni, l’olio tende poi a formare delle schiume che possono impedire alla pompa di funzionare regolarmente per un tempo più o meno lungo. Se tutto ciò riesce a rompere quel sottile film di olio che si è creato sulle parti rotanti, i due metalli entrando in contatto, si surriscaldano fino al punto di produrre piccole fusioni localizzate quando non si arriva addirittura al grippaggio e alla rottura. Non è detto che il fermo del compressore avvenga, obbligatoriamente, al primo avviamento, ma, sicuramente, quanto maggiore è il numero di avviamenti in tali condizioni tanto più grandi sono i danni che si determinano.

In questo caso la verifica è abbastanza facile, dato che le parti maggiormente soggette a grippaggio sono quelle che vengono lubrificate per prime; infatti, durante il tragitto, l’olio perde una parte del gas riportandosi a caratteristiche più compatibili con la funzione che deve svolgere.

Se, come normalmente accade, le bielle sono in alluminio e l’albero a gomiti in acciaio, può prodursi la rottura della biella, dalla quale si distaccano piccole parti di alluminio che si vanno a fondere sull’albero a gomiti. Il perno dell’albero a gomiti non presenta, in questi casi, particolari colorazioni dovute a elevati innalzamenti di temperatura dato che la fusione delle due parti è avvenuta quasi istantaneamente e il refrigerante, evaporando, ha favorito il rapido abbassamento della temperatura delle parti in movimento. Lo stesso aspetto si presenterà sulla biella la quale avrà i segni di una fusione con rilascio di materiale, ma non presenterà colorazioni da surriscaldamento.

Quando il fenomeno di diluizione dell’olio riguarda i pistoni, allora questi si presentano con vistose rigature nella zona del mantello e, a volte, anche nella zona delle fasce elastiche. Ciò è causato dal fatto che si è rotto il film di olio che riveste i cilindri e, per lo stesso motivo che abbiamo precedentemente detto, pistoni e cilindri sono entrati in contatto fra di loro iniziando una parziale fusione dell’alluminio dei pistoni.

 In casi meno eclatanti, si assiste a un’eccessiva usura degli elementi che portano le tolleranza di lavorazione a valori tali per cui alcune parti entrano in collisione. Un caso tipico è quello in cui il pistone sbatte contro la piastra valvole a causa di un eccessivo gioco tra testa di biella e albero a gomiti, oppure tra piede di biella e spinotto o entrambi. Quando si verifica questo fenomeno, il materiale definito “antifrizione”, di cui sono rivestite le parti rotanti, entra in circolo e si può ritrovare nella pompa dell’olio, su alcuni cuscinetti o in altre parti del compressore.

Questi casi sono dunque caratterizzati dalla fusione di alcune parti del compressore senza tracce di eccessivi surriscaldamenti.

Per contrastare il fenomeno della migrazione del frigorigeno, è sufficiente che il compressore, quando e fermo, si trovi sempre a una temperatura maggiore rispetto di quella dell’evaporatore; se ciò non fosse possibile, allora si deve ricorrere al riscaldamento del carter tramite apposite resistenze che vengono fornite dai tutti i costruttori dei compressori. Se al contrario la causa della migrazione del refrigerante è dovuta ad altre ragioni (tubazioni montate male, valvole che rimangono aperte ecc.) allora, poiché le resistenze del carter non sono in grado di far evaporare grosse quantità di refrigerante, occorre rivolgere l’attenzione altrove.

Abbassamento del livello dell’olio

Quando l’olio si abbassa eccessivamente nel carter la pompa non pesca più e le parti in movimento si trovano senza lubrificazione. Questo fenomeno produce, in un primo momento, un innalzamento della temperatura dei componenti meccanici a causa dell’eccessivo attrito e successivamente provoca il grippaggio delle parti in movimento.

In questo caso le parti danneggiate si presentano con una colorazione più scura del normale a causa dell’eccessivo surriscaldamento e tale colorazione è tanto più marcata quanto più il fenomeno è durato nel tempo. Le parti in rotazione, inoltre, presentano delle rigature ( nel senso della rotazione) causate dall’asportazione reciproca di materiale. Le superfici, quindi, hanno un aspetto molto diverso da quello assunto nel caso di eccessiva diluizione del refrigerante nell’olio.

La presenza di solchi non è sempre, tuttavia, un segno tipico dell’abbassamento del livello dell’olio: lo stesso danneggiamento può essere dovuto, ad esempio, ad alcune “impurità” dell’impianto venute in contatto con gli elementi in rotazione. La presenza di una colorazione scura in concomitanza di rigature è, al contrario, un sintomo di mancata lubrificazione.

L’abbassamento del livello dell’olio si ha, principalmente, nei seguenti casi:

• brevi cicli di funzionamento;
• eccessiva tendenza dell’olio a formare delle schiume;
• tendenza del compressore a riversare delle quantità eccessive di olio nello scarico;
• circuito frigorifero realizzato o montato in modo imperfetto.
• Il funzionamento a brevi cicli può essere causato, principalmente da:
• termostato con differenziale troppo piccolo;
• sonda del termostato mal posizionata;
• impianto sovradimensionato.
• In tutti questi casi due circostanze intervengono a danneggiare il compressore.

La prima si riferisce al fatto che, durante l’avviamento, l’olio non entra subito in circolo, ma devono passare svariate decine di secondi prima che la lubrificazione si possa considerare ottimale. Durante questo tempo le parti in rotazione soffrono di mancanza di olio; il protrarsi di continui avviamenti e di quasi immediate fermate, provoca uno stress ai vari componenti del compressore.

Durante l’avviamento una maggiore quantità di olio lascia il compressore; in mancanza di un periodo sufficientemente lungo di funzionamento, l’olio rimane lungo le tubazioni senza ritornare al compressore.

Se il fenomeno di brevi cicli di funzionamento riguarda solo alcuni momenti stagionali la cosa migliore da fare è quella di creare dei carichi termici “fittizi” sull’impianto come, ad esempio, realizzare un by-pass con i gas caldi dello scarico (iniettandone una parte tra la valvola termostatica e il distributore) o riscaldare l’interno della cella con resistenze o con un sistema a inversione di ciclo.

Quando l’olio forma della schiuma, come normalmente accade all’avviamento, questa viene “catturata” dal frigorigeno e trascinata più facilmente al di fuori del compressore. Se il fenomeno persiste a lungo, non può più essere considerato un fatto normale e le cause devono essere ricercate (oltre a quanto precedentemente detto) nell’utilizzo di oli diversi da quelli raccomandati dal costruttore o dall’uso di oli troppo vecchi.

Riscaldamento eccessivo del compressore

Quando il compressore si riscalda oltre il dovuto, la viscosità dell’olio lubrificante diminuisce riducendone le prestazioni.

Questo fenomeno si palesa con:

• un’anomala usura delle parti;
• addensamenti gommosi;
• fenomeni di carbonizzazione.

Un altro sintomo di eccessivo riscaldamento, è rappresentato dalle rigature sul mantello del pistone. Infatti in questo caso il coefficiente di dilatazione dell’alluminio (di cui è fatto il pistone) è maggiore rispetto a quello dell’acciaio o della ghisa (di cui sono fatte le canne dei cilindri) per cui la dilatazione riesce a rompere il film di olio provocando il contatto tra i due metalli. Anche nel caso in cui il pistone dovesse grippare, le fasce elastiche non si presentano rotte a meno che qualche scheggia del pistone non si vada a frapporre tra fasce e cilindro.

I fenomeni di carbonizzazione dell’olio si manifestano, normalmente, a cominciare dalle valvole di scarico dove, preferibilmente, tendono a concentrarsi e, con queste, a formare una massa unica. A mano a mano che il fenomeno cresce, si riduce, di conseguenza, la capacità di tenuta della valvola per cui, dopo un certo tempo il compressore gira senza più comprimere nulla. I gas di scarico, tuttavia, esercitano, comunque, ininterrottamente, una certa pressione sul cielo del pistone sia in fase di risalita, sia in fase di discesa; tale fatto genera uno sforzo anomalo tra la parte inferiore del piede di biella e lo spinotto. In queste condizioni è abbastanza facile che il piede di biella si trovi senza olio dato che la corretta lubrificazione può avvenire solamente con carichi alternati sullo spinotto. Infatti l’olio penetra nella parte inferiore del piede di biella durante la corsa di discesa e nella parte superiore durante la corsa di risalita. Se, al contrario, sul cielo del pistone s’instaura una pressione che mantiene lo spinotto sempre aderente alla parte inferiore del piede di biella, l’inversione tra lo spinotto e il piede di biella non può più aver luogo e da un’iniziale eccessiva usura, si può passare al grippaggio.

Questo fenomeno è sempre accompagnato dal cambiamento di colore delle parti che, come abbiamo visto, è sempre indice di surriscaldamento.

Le principali ragioni di un eccessivo riscaldamento del compressore, sono:

• rapporto di compressione troppo elevato;
• scarsa carica di refrigerante;
• pressione d’evaporazione al di sotto del limite stabilito dal costruttore;
• pressione di condensazione troppo elevata;
• eccessivo surriscaldamento del gas all’aspirazione.

Tutte queste cause concorrono a ridurre la portata di massa del refrigerante e, di conseguenza la capacità di raffreddare a sufficienza sia il motore elettrico che le parti meccaniche.

Per avere un’idea della temperatura che raggiunge l’olio nei vari punti dell’impianto, occorre effettuare due misurazioni:

• la prima sulla coppa dell’olio possibilmente il più vicino possibile al lato di scarico della pompa;
• la seconda sulla tubazione di scarico ad una distanza dal rubinetto pari a sei volte il diametro della tubazione.

Occorre tenere presente che queste misure sono sempre inficiate da un errore per difetto a causa del diverso coefficiente globale di trasmissione del calore. Per ridurre al minimo tale errore, occorre prima di effettuare la misura, pulire molto bene (anche con tela smeriglio) le parti si cui si appoggeranno i termometri o le termocoppie, scegliere le parti maggiormente piane esenti da ruggine, ossidi o vernici e, alla fine, applicare una minima quantità di “pasta conduttrice”.

Temperature della coppa dell’olio maggiori di 80 ÷ 85°C sono da ritenersi pericolose così come temperature allo scarico maggiori di 130°C.