Por que os compressores falham? A relação entre causa e efeito

Não é novidade para os trabalhadores da indústria, que a planta de utilidades, representa uma área onde ficam instalados e operam ativos críticos de saúde, segurança e meio ambiente, que em muitos casos fornecem insumos para uma, duas, três ou mais fábricas diferentes, cujo potencial de transtorno gerado por uma eventual falha, pode ocasionar a parada não planejada de todas elas, e consequentemente do site inteiro, resultando em prejuízos incalculáveis, com recursos, multas e até mesmo com impactos na carteira de clientes e consequentemente no faturamento.

Por este motivo resolvi escrever uma série de artigos, sendo este o piloto, para descrever e esclarecer o papel de um ativo pertencente a planta de utilidades, cuja função é fornecer para a fábrica ou fábricas, o ar comprimido, utilizado especificamente em máquinas, equipamentos e ferramentas pneumáticas.

 O que é um compressor de ar 

Compressor de ar é uma máquina projetada para converter energia elétrica ou mecânica proveniente da combustão, em energia pneumática, utilizada como insumo em diversos tipos de máquinas, equipamentos e ferramentas industriais, como por exemplo, Injetoras, Tornos, Fresas, CNCs, Centros de Usinagem, Transfers, Talhas, Furadeiras, Parafusadeiras, Esmerilhadeiras, assim como em máquinas especificas de acordo com os diferentes processos da indústria.

• O compressor é o coração do sistema pneumático;
• Qualquer coisa no sistema que dê errado pode impactar no desempenho do compressor;
• 95% das falhas do compressor não são relacionadas inicialmente ao próprio compressor;
• Se um compressor falhar e você apenas substituí-lo, você pode obter outra falha.

 Classificação de acordo com a aplicação 

Os compressores de ar podem ser classificados quanto a sua aplicação de acordo com as seguintes categorias:

• Compressores industriais

São compressores cuja função é fornecer ar compripido para sistemas pneumáticos industriais.

• Compressores ordinários

São compressores de baixo custo, geralmente portáteis, utilizados no acionamento de ferramentas, equipamentos e pequenas máquinas, como por exemplo, pistolar de pintura.

• Compressores de processo

São compressores utilizados em aplicações específicas da indústria química e petrouímica.

• Compressores de refrigeração

São compressores utilizaros com fluídos refrigerantes, com por exemplo, da geladeira e dos aparelhos de ar condicionado.

• Compressores de vácuo

São compressores conhecidos também como bombas de vácuo e são aplicados em condições específicas.

Esse artigo se propõe a analisar especificamente os compressores industriais.

 Tipos comuns de compressores industriais 

Existem diversos tipos de de compressores de ar que são utilizados na indústria, que podem ser classificados de acordo com o tipo, ou seja, de acordo com as características e o principio de funcionamento:

• Compressor de pistão;
• Compressor de diafragma;
• Compressor de parafuso;
• Compressor de plahetas;
• Compressor de lóbulos;
• Compressor de anel líquido;
• Compressor de dentes;
• Compressor de espiral;
• Compressor centrífugo;
• Compressor axial.

 Criticidade dos compressores 

Os compressores de ar geralmente são alocados na planta de utilidades, ou seja, em um local geralmente afastado das fábricas, devido ao risco que eles oferecem para pessoas e processos, uma vez que eles possuem vasos de pressão, que podem explodir e afetar a segurança, assim como, eles geram ruídos, enquanto estão em operação, o que pode afetar a saúde dos trabalhadores.

 Transferência de ar comprimido 

Por ser um fluído, o ar comprimido deve ser transferido para o ambiente fabril, onde é aplicado nos processos industriais, através de tubulações de PCR ou PPR (Polipropileno Copolímero Random), para evitar problemas de contaminação por oxidação, corrosão e ferrugem, e essas tubulações devem ser pintadas na cor azul-segurança, padronizada conforme notação Munsell 2,5 PB 4/10.

 Tipos de falha dos compressores 

• Problemas mecânicos, relacionados a componentes/sistemas;
• Problemas elétricos.

 Categorias de falhas dos compressores 

• Aplicação incorreta;
• Projeto, instalação ou operação incorretos;
• Falhas de componentes do sistema ou aplicação;
• Mau funcionamento, aplicação inadequada ou configurações erradas em controles;
• Manutenção inadequada;
• Diagnóstico incorreto;
• Energia fora dos requisitos do equipamento;
• Fiação ou componentes inadequados.

 A falha 

• A maioria das falhas são evitáveis!
• Substituir o compressor geralmente é apenas uma solução de curto prazo. As falhas do compressor normalmente podem ser rastreadas até:

1. Inundação de refrigerante;
2. Contaminação;
3. Falta de Lubrificação;
4. Contaminação do Sistema;
5. Problemas elétricos;
6. Superaquecimento;
7. Interruptor interno de temperatura do motor e sem sobrecarga do compressor.

Muitos compressores funcionam milhares de horas sem óleo mudanças, novas peças, um ajuste ou qualquer outra forma de manutenção.
A manutenção preventiva é a chave para a longevidade do compressor.

 Manutenção preventiva 

• Mantenha as bobinas limpas;
• Substitua os filtros;
• Verifique se há queda de pressão;
• Verifique o subresfriamento/superaquecimento;
• Verifique a carga do sistema;
• Verifique os controles do ventilador;
• Verifique os dispositivos de segurança;
• Verifique a energia;
• Monitore os níveis de vibração.

 Modos de falha mecânica 

Obstrução do líquido refrigerante na inicialização: A bobina de ar pode armazenar muito refrigerante enquanto o compressor está desligado. Em certas condições, o líquido refrigerante pode entrar no compressor e com o tempo, ele pode causar danos ao rolamento.

Migração de líquido refrigerante: Em certas condições, durante longos ciclos de refrigeração, o líquido refrigerante pode acumular (migrar) para o reservatório do compressor. Quando o compressor é inicia a operação, ele pode bombear algum líquido. Além disso, o líquido no cárter pode fazer com que o óleo fique diluído ou contaminado e com o tempo, isso pode causar danos ao rolamento.

Nível baixo ou nenhum líquido refrigerante: Isso pode fazer com que o compressor aqueça durante o funcionamento e o impeça de bombear óleo suficiente para lubrificar adequadamente o rolamento do compressor. A operação nesta condição pode causar danos ao rolamento e/ou fazer o compressor queimar.

Óleo baixo: O óleo baixo pode ser causado por uma quantidade excessiva de líquido refrigerante que lava o óleo no cárter do compressor e/ou baixa carga de óleo. Funcionar nesta condição pode causar danos ao rolamento.

Falha de sobrecarga térmica: As sobrecargas geralmente são a última coisa a ocorrer no compressor. Na maioria dos casos quando uma sobrecarga ocorre, significa que o compressor tem um problema mecânico. Os únicos casos em que isso não é verdade é caso o compressor esteja tentando dar partida em uma condição de baixa tensão ou se o compressor estiver em um ciclo curto e as pressões do líquido refrigerante não estão equalizadas.

Líquido retornando ao compressor

• Líquido chegando ao compressor;
• Partida inundada;
• Inundação;
• Líquido ou óleo slugging;
• As pressões de descarga ultrapassam 1.000 PSI.

Inundação

• Dispositivo de medição superdimensionado;
• TXV não operando dentro do projeto;
• Pressão principal para alta e ou baixa pressão para baixa;
• Baixo fluxo de ar do evaporador;
• Sobrecarga de refrigerante;
• Sistema superdimensionado;
• Carga baixa.

Dispositivo de medição de grandes dimensões:

• Um dispositivo de medição superdimensionado pode permitir que mais refrigerante entrar no evaporador do que o evaporador pode vaporizar. Portanto, o refrigerante líquido extra passará pelo linha de líquido e entrar no compressor.

Superaquecimento TXV muito baixo

• O superaquecimento deve ser alterado para que o bulbo sensor para fazer os ajustes correspondentes na válvula abertura enquanto mantém o superaquecimento definido. Um superaquecimento baixo configuração pode permitir que o superaquecimento caia para zero. Esta condição fará com que a válvula se feche e o superaquecimento logo aumentará bem acima de sua configuração.

• Isso, por sua vez, pode fazer com que a válvula reabra mais do que necessário e ultrapasse a configuração de superaquecimento. Esta condição chama-se caça. Em um dos balanços da válvula para o largo posição aberta, o refrigerante líquido pode inundar a linha de sucção e permitir que o líquido entre no compressor, um condição danosa.

Lâmpada térmica TXV solta ou não estanque termicamente

• Uma lâmpada sensora termostática solta sentirá o ar mais quente temperatura em vez da temperatura mais fria do refrigerante saindo do evaporador. A lâmpada mais quente moverá a válvula para uma posição de abertura maior que o normal e permitir que o líquido inundar de volta ao compressor.

• Não só o bulbo sensor térmico deve ser mecanicamente e termicamente apertado na linha, é sempre uma boa ideia isole a lâmpada e a linha onde a lâmpada está localizada. Lembre-se, tanto a lâmpada sensora quanto a linha de refrigerante são redondo; muito pouca área de superfície de cada realmente contata cada outro. É incrível que tão pouco contato lâmpada-linha realmente funciona sem isolamento cobrindo-os.

Pressão da cabeça muito alta e/ou baixa pressão muito baixa

• As pressões no dispositivo de medição afetam a quantidade de refrigerante que será forçado através do dispositivo de medição. Enquanto o alta pressão aumenta ou a baixa pressão diminui mais refrigerante tenderá a entrar no evaporador. Uma pressão no lado superior acima do normal e/ou um lado inferior abaixo do normal pressão superdimensiona o dispositivo de medição. É semelhante a ter o dispositivo de medição de tamanho errado instalado em primeiro lugar.

• É possível que ocorra uma condição de refluxo de líquido se a pressão do lado de alta estiver muito alta, a pressão do lado de baixa estiver muito baixa ou se há uma combinação dos dois. Restrições de fluxo de ar de todos os tipos
nas serpentinas do evaporador e do condensador são causas comuns de pressões de cabeça mais altas do que o normal e sucção abaixo do normal pressões. Cada um deles pode causar refluxo de líquido e a perda do compressor.

Baixo fluxo de ar do evaporador

• Tendo discutido como o baixo fluxo de ar do evaporador pode efetivamente aumentar a capacidade de operação do dispositivo de medição e causar retorno de líquido, ainda é importante observar como o evaporador o fluxo de ar pode causar refluxo de líquido por outro motivo.

• O ar que se move através do evaporador contém o calor que vaporiza o líquido que entra no evaporador. Para que todos os refrigerante líquido no evaporador para vaporizar completamente, há deve haver ar suficiente trazendo calor suficiente para o evaporador para fazer assim. A falta de ar no evaporador também significa que menos calor é disponível para vaporizar todo o líquido. O restante do líquido refrigerante pode causar refluxo e potencialmente causar dano.

Sobrecarga de refrigerante

Uma sobrecarga de refrigerante significa simplesmente que mais refrigerante existe no sistema do que o evaporador e o condensador foram projetado para operar com. Mais refrigerante está no evaporador que o evaporador tem área de superfície para vaporizar. O resultado é o refrigerante extra inundando de volta ao compressor.

Causas de falhas elétricas

• Tensões fora do projeto lateral;
• Monofásico;
• Desequilíbrio de tensão;
• Desequilíbrio de corrente;
• Contaminação do sistema.

Contaminação

• Ar;
• Umidade;
• Lascas e Sujeira;
• Ácido;
• Resíduos de Burnout.

Causas de superaquecimento

• Falta de refrigeração do compressor;
• Falta de refrigeração do condensador;
• Ar no sistema;
• Restrições do sistema.

Causas de perda de óleo

• Baixas velocidades de refrigerante;
• Ciclismo curto;
• Carga baixa ou estado descarregado excessivo;
• Projeto de sistema inadequado;
• Tubulação errada;
• Baixa carga de refrigerante;
• Retorno de óleo do acumulador obstruído;
• Falha no aquecedor de óleo;
• Purgadores ou tubulação projetados ou instalados incorretamente.

Vibração Excessiva

• Válvulas quebradas;
• Juntas sopradas;
• Hastes ou virabrequim quebrados;
• Captação de Petróleo;
• Inundação do Sistema;
• Problemas de TXV;
• Alto nível de óleo;
• Controles de capacidade defeituosos.

Sem proteção contra sobrecarga.

• Quando está simplesmente usando uma temperatura interna do compressor problemas protetores serão desenvolvidos.

- O compressor pode ficar desligado por várias horas com um pedido de resfriamento permitindo que o compressor seja inundado com refrigerante.
- Um controle de temperatura do motor é simplesmente uma última linha de defesa quando todo o resto falha.

• O compressor pode alternar no controle de temperatura do motor levando à falha do compressor.

- Você precisa de uma sobrecarga do compressor para proteger o compressor do dano.