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Olio per Compressori Frigoriferi

Scelta dell’olio per compressori frigoriferi nella refrigerazione industriale

Molti degli attuali impianti di refrigerazione sono sistemi dotati di compressore (altri sono quelli ad assorbimento), in questi sistemi il raffreddamento è ottenuto con l’evaporazione di un fluido refrigerante come il Freon, l’ammoniaca o l’anidrite carbonica (CO2).
Lo schema riportato mostra i quattro elementi principali di un impianto; compressore, condensatore, valvola di espansione ed evaporatore.Olio per compressori frigoriferi

Il fluido refrigerante scorre sotto pressione attraverso la valvola di espansione verso l’evaporatore, ove cambia di stato, da liquido a vapore, generando un raffreddamento. Il vapore di refrigerante freddo, che si trova a bassa pressione, viene compresso innalzando pressione e temperatura. Questo poi fluisce attraverso il condensatore dove si raffredda e liquefa. Il refrigerante raffreddato quindi confluisce nuovamente, sotto
pressione attraverso la valvola di espansione per compiere un nuovo ciclo.

schema-ciclo-frigorifero

Fluidi refrigeranti

I fluidi refrigeranti fanno generalmente riferimento alla classificazione ASHRAE (ANSI-ASHRAE Standard 34-2001).

Alcuni esempi:

  • R717 — Ammoniaca
  • R12 — Clorofluorocarburi (CFC)
  • R22 — Idroclorofluorocarburi (HCFC)
  • R600a — Isobutano
  • R744 — Anidrite carbonica (CO2)
  • R134a, R404a, R507 — Idroflorocarburi (HFC)

I CFC vennero eliminati per effetto del protocollo di Montreal (1989) a causa del deperimento dell’ozono (ODP). Mentre gli HCFCs entreranno a far parte di un processo di cancellazione a causa del potenziale contributo all’effetto serra, Global Warming Potential (GWP).

IL grafico mostra i livelli di ODP e GWP per i vari gas.

GWP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

In funzione dell’applicazione, il refrigerante può essere selezionato in base ai seguenti criteri:

  • Requisiti applicativi — natura ed entità del raffreddamento, intervallo di variabilità della temperatura di evaporazione, etc.
  • Caratteristiche termodinamiche del refrigerante
  • Considerazioni di sicurezza, come infiammabilità e tossicità
  • Costo — impiantistico e del refrigerante
  • Rispetto delle regolamentazioni

Selezione dell’olio per compressori frigoriferi

Da un punto di vista tecnico, il lubrificante selezionato per un sistema di refrigerazione deve

  1. essere capace di lubrificare efficacemente il tipo di compressore utilizzato
  2. avere le appropriate caratteristiche di miscibilità e solubilità con il fluido refrigerante

Lubrificazione del compressore

Nella refrigerazione industriale sono utilizzati principalmente tre tipologie di compressori:

  • Alternativi — l’olio lubrifica i cilindri, bielle e cuscinetti assiali o radiali mantenendo una buona tenuta nella compressione del refrigerante.
  • Vite — l’olio lubrifica la vite (una o più) fatta eccezione per quelle a secco, e i cuscinetti radiali ed assiali, inoltre mantiene una buona tenuta e raffredda il gas compresso.
  • Centrifughi — l’olio lubrifica le bronzine, cuscinetti assiali e radiali, i sistemi di tenuta dell’albero e quelli di ingranaggi; inoltre consente un adeguata tenuta ed il raffreddamento dei vari componenti del compressore
  • Compressori di tipo Scroll o a palette vengono utilizzati in alcuni sitemi di refrigerazione.

Compatibilità dell’olio per compressori frigoriferi con il refrigerante

Miscibilità (importante nell’ evaporatore):                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                           I sistemi di refrigerazione di grandi dimensioni, in particolare in quelli che utilizzano ammoniaca, sono equipaggiati di separatori d’olio. E’ auspicabile pertanto utilizzare lubrificanti che siano immiscibili o con scarsa miscibilità con il refrigerante. Nei sistemi senza separatori d’olio, il lubrificante dal compressore trascinato nell’ evaporatore deve risultare sufficientemente miscibile con il refrigerante alla temperatura dell’evaporatore in modo tale che la miscela di fluido refrigerante/lubrificante rimanga una fase unica dopo l’espansione all’ interno dell’evaporatore e ad una viscosità sufficientemente bassa da fluire attraverso il compressore. Se il lubrificante si separa all’ interno dell’evaporatore o causa della scarsa  miscibilità con il refrigerante,o perchè la viscosità utilizzata è alta, del fluido potrebbe rimanere trattenuto nell’ evaporatore compromettendone la capacità di raffreddamento e l’efficienza.

Curve di miscibilità vengono usate per assicurarsi che il lubrificante selezionato incontri i requisiti di miscibilità specifici dell’applicazione nelle specifiche combinazioni tra gas e lubrificante. Queste sono determinate in base alla temperatura nell’ evaporatore e alla percentuale di
olio che viene trascinato nello stesso. Generalmente nei sistemi industriali il trascinamento d’olio è al di sotto del 15%. Alla temperatura dell’evaporatore e con una determinata percentuale di trascinamento d’olio, la miscela lubrificante/refrigerante deve essere un unica fase.

Ad esempio il Grafico A mostra che il Mobil EAL Arctic 46 è utilizzabile con R-410a in un intervallo di temperatura dell’evaporatore tra i -40ºC e +57ºC con un trascinamento d’olio previsto del 15%.

grafico-miscibilità-refrigerante-compressore-frigo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Solubilità (importante nel compressore):
Dato l’assorbimento del gas alle temperature elevate raggiunte nella compressione è importante assicurare che la viscosità del lubrificante sia idonea alla lubrificazione del compressore.
Le curve (VTP) Viscosità/Temperatura/Pressione/ rappresentate nel Grafico B, vengono impiegate per questo scopo e sono specifiche di un determinata combinazione di lubrificante e refrigerante. La viscosità della miscela lubrificante/refrigerante alla temperatura in uscita dal compressore viene letta dal grafico e va confrontata con quella ottimale raccomandata dal costruttore del compressore.


grafico-curve-solubilità-refrigerante-compressori-frigoriferi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tecnologie dei lubrificanti Mobil

Per ogni specifico refrigerante, la tabella mostra le possibili scelte fra le varie tecnologie di lubrificanti ed il relativo prodotto Mobil per impianti frigoriferi.

tabella-tecnologia-rerigeranti-compressori-frigoriferi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conclusioni

La scelta di un lubrificante di qualità nei compressori frigo avviene in funzione del tipo di compressore, dai parametri della applicazione, e soprattutto in funzione del tipo di fluido refrigerante.
ExxonMobil offre un gamma completa di oli per la refrigerazione, sia minerali che sintetici che sono approvati dai costruttori ed applicabili in un ampio spettro di applicazioni della refrigerazione industriale.

tabella-lubrificanti-mobil-compressori-frigoriferi

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tabella olio Mobil Compressori Frigoriferi

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