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Falhas em separadores de ar/óleo

Este artigo trata sobre falhas, causas e resultados, em separadores de ar/óleo utilizados compressores de ar rotativos.

Muitas vezes ouve-se “o separador falhou, há arraste de óleo do compressor!”. Uma investigação cuidadosa pode revelar que:

  • Raramente é uma falha do separador.
  • A “falha” do separador é o resultado final, não a causa, na maioria das instâncias.

 

1.0         Causas de falhas / falhas aparentes

 

1.1.       Pescador da linha de retorno muito curto

O pescador da linha de retorno não atinge a base do separador.

Resultado: Saturação do separador e arraste de óleo.

 

1.2.       Pescador da linha de retorno muito comprido

Extremidade da linha de retorno assenta contra a base do separador formando um selo. Nenhum óleo, ou uma quantidade insuficiente é sugada para a linha de retorno. Os fabricantes deixam, normalmente, uma distância da base do separador de 1 a 2 mm. Certifique-se que o pescador da linha de retorno tenha um corte cônico.

Resultado: arraste de óleo

 

1.3.       Linha de retorno entupida com sujeira

Resultado: arraste de óleo

 

1.4.       Filtro da linha de retorno entupido

Alguns modelos de compressores são equipados com um pequeno filtro de malha de aço inoxidável em algum ponto da linha de retorno que deve ser limpo regularmente. Se não for limpo, o filtro irá saturar, resultando no impedimento da passagem do óleo.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.5.       Linha de retorno rachada / danificada

Permite que o ar atmosférico seja sugado e nenhum ou pouco óleo seja removido do separador.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.6.       Linha de retorno amassada / restringida

Isto restringe a ação de eliminação não permitindo que uma quantidade suficiente de óleo seja removida.

Resultado: arraste de óleo

 

1.7.       Linha de retorno dobrada devido à má manipulação

Tenha cuidado para não dobrar a linha de retorno ao remover o flange do tanque do separador de ar/óleo e colocá-lo no chão. Uma linha de remoção dobrada não será capaz de remover o óleo do separador.

Resultado: arraste de óleo

 

1.8.       Vedação do separador ar/óleo

Se a vedação estiver com folga, ar ao invés de óleo será sugado pela linha de retorno.

Resultado: arraste de óleo

 

1.9.       Orifício limitador da linha de retorno

Alguns, nem todos, compressores tem um orifício instalado em algum ponto na linha. É um item pequeno e, em salas de compressores escuras quando desmontada a linha de retorno pode, indevidamente, ser descartado / perdido.

Resultado: arraste de óleo

 

1.10.     Orifício limitador montado invertido / errado

Alguns compressores trabalham com dois separadores de ar/óleo em sequência, e possuem duas linhas de retorno, uma para cada separador. Em alguns casos as linhas de retorno possuem orifícios com diâmetros diferentes, aquele com um menor diâmetro irá remover menos óleo do que aquele com um maior diâmetro interno.

Resultado: arraste de óleo

 

1.11.     Desequilíbrio de pressão nas linhas de retorno

Alguns modelos de compressores têm duas linhas de retorno, ambas com filtros de bronze/inox sinterizados pequenos. Quando um filtro se torna bloqueado, é frequentemente removido, o que cria então um desequilíbrio de pressão entre as linhas de retorno, resultando em arraste de óleo. Nota: se os filtros forem substituídos por placas de orifício, ambos orifícios devem ter o mesmo diâmetro.

Resultado: arraste de óleo e saturação do separador se as pressões de linha não forem iguais.

 

1.12.     Linha de retorno conectada incorretamente

A linha de retorno é conectada, erroneamente, na linha de comando, após uma manutenção.

Resultado: arraste de óleo

 

1.13.     Borra, poeira, sujeira ou outras partículas no circuito de óleo

Normalmente um filtro de ar do compressor tem 25 mícrons, um filtro de óleo 10 mícrons e um separador do ar/óleo 3 mícrons. Em ambientes sujos com poeira fina, o separador torna-se um receptáculo para partículas não capturadas pelo filtro de ar e filtro de óleo, ficando obstruído.

Resultado: aumento rápido da pressão diferencial pode resultar em implosão do separador

 

1.14.     Armazenamento e manuseio de óleo novo

O óleo deve ser armazenado longe de fontes de contaminação industrial. Os equipamentos de manutenção (funil e recipientes) devem estar limpos. A contaminação do óleo novo pode bloquear o separador.

Resultado: pressão diferencial alta

 

1.15.     Óleo espumoso

Óleos que tem uma tendência a espumar ou óleo de compressor que esta espumando por algum outro motivo faz com que ocorra a elevação do nível de óleo e passe através do separador. A formação de espuma faz com que o separador fique saturado. Um separador saturado também tem uma maior pressão diferencial.

Resultado: Elevação do óleo e maior pressão diferencial

 

1.16.     Óleos misturados

Isto erro ocorre frequentemente e pode, também, ocorrer ao mudar o tipo de óleo e o óleo anterior é drenado incorretamente. Alguns compressores têm 5 pontos de drenagem. Drenar apenas o tanque separador de ar/óleo e o radiador de óleo não é suficiente para modelos que também têm caixa de engrenagens, caixa de válvula de retenção e válvula de corte de óleo que possuem pontos de drenagem. Misturar diferentes óleos podem causar espuma (e muitas vezes danos maiores). Evite usar o mesmo funil e recipientes para óleos diferentes.

Resultado: arraste de óleo

 

1.17.     Óleos misturados da mesma marca

Alguns fabricantes de compressores vendem óleos de tipos diferentes para seus compressores estacionários e móveis. Se estes forem misturados por engano, a formação de espuma irá ocorrer.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.18.     Óleo misturado com óleo degradado

A viscosidade do novo óleo é quimicamente alterada devido ao óleo desgastado e resulta em espuma.

Resultado: Elevação e aumento rápido da pressão diferencial.

 

1.19.     Óleo incorreto

Pode bloquear o separador ou passar através do separador em volume não controlado.

Resultado: aumento rápido da pressão diferencial levando ao colapso do separador ou arraste de óleo.

 

1.20.     Compressor cheio de óleo

Isso reduz a distância entre o topo do nível de óleo e o fundo do separador.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.21.     Posição da marca de indicação do nível de óleo

Em alguns modelos de compressores é possível posicionar o visor de óleo para cima ou para baixo. Nesses casos, a marcação do visor estará na posição errada e o compressor ficará sobrecarregado com óleo.

Resultado: arraste de óleo

 

1.22.     Nível de óleo – visor

Se o visor estiver cheio de óleo, o compressor também estará cheio de óleo. Esta não é uma ocorrência incomum em compressores móveis.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.23      Compressor móvel – ângulo de operação

Todos os compressores são projetados para operar em uma posição horizontal. Alguns fabricantes permitem um ângulo de funcionamento no máximo de 15 graus. Deve-se tomar cuidado para que o limite do fabricante não seja ultrapassado. Não só terá um efeito adverso sobre a vida do motor diesel, mas também pode haver um aumento no arraste de óleo.

 

1.24      Troca de óleo mineral para óleo sintético

O efeito de limpeza dos sintéticos desenvolve rapidamente uma borra que bloqueia tanto o filtro de óleo como o separador. Procure aconselhamento sobre o procedimento de “flush”, o intervalo de troca dos filtros e assim por diante. Por exemplo, é aconselhável mudar o filtro de óleo após 100 e 250 horas após o primeiro enchimento com o óleo sintético e depois para intervalos padrão. Também pode ser aconselhável não trocar o separador quando trocar o óleo para sintético, mas a 100 ou 250 horas, já que o separador vai saturar de qualquer maneira, isso economizaria o custo de um separador.

Resultado: separador bloqueado, em vários casos um separador recolhido.

 

1.25      Utilização de óleo sintético incorreto

O uso em compressores rotativos de certas marcas de óleo sintético desenvolvido para compressores alternativos causa o desenvolvimento de borra. Geralmente, os compressores de parafuso usam um óleo de grau de viscosidade 46, enquanto que os compressores alternativos e de palhetas geralmente usam grau de viscosidade 100.

Resultado: aumento da pressão diferencial que leva a saturação do separador.

 

1.26      Intervalo de troca de óleo

O intervalo de troca recomendado pelo fabricante do compressor não deve ser excedido. De fato, quando ocorrem elevadas temperaturas de funcionamento ou em ambientes empoeirados e sujos ou onde há poluentes gasosos, o óleo deve ser trocado em intervalos mais curtos do que o recomendado em condições limpas. Por exemplo, a vida de um óleo mineral diminui pela metade quando se opera a 110 ºC. Compressores de palhetas são particularmente mais sensíveis as trocas de óleo. Óleo degradado e sujo bloqueia o separador.

Resultado: pressão diferencial alta e menor vida útil do separador.

 

1.27      Amostras de óleo

Se retirado do radiador de óleo ou da mangueira de drenagem do tanque do separador, deixe escorrer de 2 a 3 litros antes de retirar uma amostra para análise. O óleo na mangueira de drenagem não circula no compressor e, portanto, a leitura da análise seria imprecisa. A amostra deve ser retirada 10 minutos após parar o compressor.

Também é aconselhável analisar amostras de óleo novo para comparar com a especificação padrão dos fornecedores.

 

1.28      Temperatura de funcionamento

Os compressores rotativos que funcionam com óleo sintético funcionam a uma temperatura de cerca de 10 º C mais baixa que o uso de óleo mineral. Quanto maior a temperatura de operação, maior o arraste óleo.

Resultado: menor vida útil do separador e maior arraste de óleo.

 

1.29      Condensação no sistema de óleo

Um acumulo de água condensada no sistema de lubrificação do compressor contamina e acelera a degradação do óleo levando a saturação do separador. O acumulo de condensado é particularmente pronunciada em áreas costeiras quentes e úmidas durante a carga parcial do compressor ou alívio.

Resultado: aumento da pressão diferencial que leva o separador bloqueado.

 

1.30      Orifício de aspersão

Equipado no lado de saída do tanque separador ar/óleo em alguns poucos modelos de compressores, em determinadas circunstâncias provoca uma indicação de pressão diferencial alta – mesmo na partida com um separador novo.

Resultado: pressão diferencial alta imediata.

 

1.31      Placa de separação ar/óleo

Alguns modelos de compressor têm placas ou defletores de separação ar/óleo como parte integrante do tanque separador ou instalados no separador. Eles não devem ser removidos.

Resultado: arraste de óleo e/ou falha prematura do separador se a placa de separação não for corretamente montada ou omitida.

 

1.32      Ajuste da válvula de pressão mínima

Em certos modelos de compressores verificou-se que há um arraste de óleo quando o compressor está funcionando à pressão de trabalho normal. Ao elevar a pressão da válvula de pressão mínima, até cerca de 5,8 bar elimina-se o arraste de óleo.

Resultado: arraste de óleo em certos modelos com pressão mínima muito baixa.

 

1.33      Períodos de carga ociosa / desligada

Isto é frequentemente aparente em compressores móveis e estacionários que ficam em prolongados períodos de alívio, fazendo com que o separador fique saturado.

Resultado: arraste de óleo por curto período de tempo quando o compressor entra em carga.

 

1.34      Períodos de carga estendida

Nos casos em que o consumo de ar comprimido é tão elevado que o compressor é incapaz de manter a sua pressão de trabalho normal, isto é, a pressão manométrica pode estar no intervalo de, digamos, 3,0 a 5,5 bar, depois, após um curto período de tempo de cerca de 15 min pode se notar um arraste de óleo. Uma vez que o compressor volte a funcionar em sua pressão de trabalho normal, o arreste de óleo cessará.

Resultado: arraste de óleo enquanto a pressão de trabalho do compressor é muito baixa.

 

1.35      Vibração / harmônicas / cavitação de óleo – separadores spin-on

Vibração do próprio separador ar/óleo do tipo spin-on, mais notadamente em compressores de parafuso de 37 KW e acima, pode causar, em casos graves, à ruptura do invólucro. Os mais recentes separadores spin-on foram redesenhados para acomodar este fenômeno. Ainda não foi observado com compressores rotativos de palhetas.

 

1.36      Aplicações de utilização de ar

Determinadas aplicações, tais como filtros de manga, consomem volumes de ar significativos rapidamente, mas de forma intermitente. Isso faz com que o separador se torne saturado e pode resultar em ruptura do mesmo (e durante períodos prolongados, quebra da válvula de pressão mínima). Recomenda-se um estudo para instalação de um reservatório de ar adequado para a aplicação.

Resultado: arraste de óleo, colapso ou ruptura do separador.

 

1.37      Uso – válvula de descarga

A criação de uma rápida pressão diferencial ao abrir uma válvula de descarga com demasiada rapidez pode fazer com que um separador imploda e ou se rompa.

Resultado: arraste de óleo ou arraste em demasia se for rompido.

 

1.38      Uso – parada do compressor

Só desligue um compressor utilizando o botão de parada no painel de controle. Na maioria dos compressores demora-se aproximadamente 30 segundos para parar por completo o compressor, durante este tempo o compressor irá diminuir sua pressão interna. Quando um compressor é desligado usando o botão de parada de emergência (se instalado) o separador poderá saturar.

Resultado: arraste de óleo, colapso ou ruptura do separador.

 

1.39      Falha de energia elétrica

Isto terá o mesmo efeito que o descrito acima.

 

1.40      Teste do sistema de regulagem em compressores standby

Abrir e fechar rapidamente a válvula de descarga de ar pode levar à saturação (ou no pior caso – ruptura) do separador.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.41      Aterramento – obrigatório

Os separadores fabricados para serem aterrados, mas não corretamente aterrados, podem originar uma centelha interna.

Resultado: Separador queimado, fuligem grossa no tanque separador e possivelmente outros danos mecânicos.

 

1.42      Aterramento – não obrigatório

Alguns compressores de palhetas não têm indicação para aterramento. Nenhum problema foi notado em carcaças feitas de alumínio, mas flashes podem ocorrer em compressores com carcaça de ferro fundido.

Resultado: pode ocorrer a queima do separador em um compressor de palhetas de carcaça de ferro fundido se não aterrado. Separadores com vedação em o-ring são preferíveis àqueles com juntas. É necessário mais cuidado para encaixar corretamente os anéis de vedação para evitar o arraste de óleo.

 

1.43      Separador incorreto

Em casos onde um separador incorreto possa ter sido usado/adaptado. Por exemplo, dois separadores de dimensões idênticas podem ter diferenças construtivas, sendo um projeto correto e o outro não. O projeto incorreto afeta as características de fluxo da mistura ar/óleo e faz com que o elemento separador se torne saturado com óleo.

Resultado: arraste de óleo e pressão diferencial alta.

 

1.44      Tanque separador incorreto

Pode-se acontecer de um compressor reconstruído ser montado com um tanque separador de ar/óleo incorreto.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.45      Medição da pressão diferencial do separador

Isto só pode ser medido quando o compressor está em carga.

(Há uma leitura diferencial nula em alívio, portanto a condição do separador não pode ser determinada.)

 

1.46      Vida útil do separador / modelo do compressor

Muitas vezes um mesmo separador serve a diversos modelos de compressores. Em condições idênticas, a vida do separador é maior no compressor de menor vazão do que no modelo maior.

 

1.47      Vida útil do separador / compressores compactos

Impulsionado pelos custos de produção e economia de espaço, há uma tendência crescente de usar tanques separadores de ar/óleo menores. Isso significa que separadores menores são usados em compressores de modelos mais recentes do que em compressores com a mesma capacidade de antigamente. A capacidade de fluxo de um separador é determinada pela sua área de superfície. Para o mesmo fluxo de ar, um separador fisicamente menor tem uma vida mais curta.

Resultado: redução da vida útil do separador em “compactos” em comparação com modelos de compressor anteriores com a mesma capacidade de fluxo de ar.

 

1.48      Poluição ambiental – amônia

Alguns separadores estão fabricados com materiais que tendem a desintegrar-se, quando sujeitos a determinados poluentes, saturando o meio filtrante.

Resultado: pressão diferencial alta / ou Arraste de óleo.

 

1.49      Poluição ambiental – produtos químicos agressivos / corrosivos

Vapores químicos agressivos absorvidos pelo compressor causam uma degradação e saturação do meio filtrante.

Resultado: arraste de óleo.

 

1.50      Poluição ambiental – fluidos de limpeza

Vapores de amônia e de fluidos à base de cloro usados para limpar salas de compressores são absorvidos pelo compressor causando degradação do óleo e saturação do separador

Resultado: arraste de óleo.

 

1.51      Outros casos de explosões / incêndio

Nestes casos, o separador deve ser destruído e nunca reutilizado. Explosões, ao nosso conhecimento, ocorrem em compressores que utilizam cobre e componentes de latão – tubulação do óleo, gaiolas de rolamento e assim por diante.

Uma explosão na partida, normalmente em uma manhã fria, é devido a um aumento na viscosidade do óleo, impedindo o fluxo para à unidade compressora, causando aumento da temperatura de forma rápida com apenas algumas rotações dos rotores.

Uma explosão / incêndio pode ocorrer na partida se a válvula de descarga estiver fechada e o sistema de comando for demasiado lento para alivias o compressor. Os compressores maiores são mais propensos a este fenômeno.

Uma explosão / incêndio também pode ocorrer durante a operação caso a temperatura esteja muito elevada devido ao baixo nível de óleo, restrição do filtro de ar de entrada, aumento da pressão interna ou válvula termostática defeituosa.

Em alguns modelos, os filtros de óleo entupidos podem eliminar o fluxo de óleo quando o compressor está em alívio causando um incêndio ou algo pior quando o compressor entra em carga.

Resultado: separador queimado, sendo o resultado não a causa da explosão. Observou-se que os lubrificantes sintéticos reduzem drasticamente a frequência de explosões / incêndios.

 

2.0.       Análise de “falhas” do separador

 

2.1.       Resíduo de óleo dentro do separador

Mais de 5 mm de óleo na base / bacia interna do separador é uma falha na linha de retorno.

Determinar a causa da falha, corrigir e reutilizar o separador se não estiver danificado, bloqueado ou envelhecido.

 

2.2.       Separador saturado

Em circunstâncias normais, a faixa umidade óleo, mais facilmente visível na parte externa do separador, sendo indicada por uma cor amarela dourada – se não estiver utilizando um óleo com pigmentação de outra cor – não deve exceder 25 a 50 mm de altura da base do separador. Se a faixa úmida, no exame, se estende da base até ao topo (flange) ou quase até ao topo, então o separador encontra-se saturado.

Determinar a causa da falha, corrigir e reutilizar o separador se não estiver danificado, bloqueado ou envelhecido. Ao partir um compressor com um separador saturado uma névoa de óleo será formada (pode ser visto na saída de ar do compressor) por alguns minutos, enquanto o separador se livra de excesso de óleo. Durante este período, a pressão diferencial do separador diminuirá. Se a pressão diferencial não reduzir para 0,2 a 0,3 bar dentro de 10 minutos enquanto o compressor estiver em carga, então o separador deve ser substituído.

 

2.3.       Separador descolorido – âmbar escuro / castanho

Indica óleo mineral oxidado.

Determine a falha (compressor / local do compressor / ventilação / poluente) e consertar. Em seguida, trocar óleo, filtro de óleo e separador.

 

2.4.       Separador descolorido – cinzento a preto

Isto indica retenção de sujeira e/ou carbonização severa do óleo. Verifique a vedação e a integridade do filtro de ar e substitua-o. Verificar as condições do ambiente e corrija se possível. Se o ruído do compressor soar diferente do que o normal quando, então pode ser indicação de falha iminente da unidade compressora e/ou da caixa de engrenagens. Verifique as leituras de vibração dos rolamentos com o histórico e máximo permitido. Consertar a causa da falha. Não reutilize o separador.

 

2.5.       Separador não-descolorido com pressão diferencial alta

É normal caso o intervalo de troca recomendado pelo fabricante do compressor tenha vencido.

Existem muitas razões para pressão diferencial alta antes do fim da vida útil esperada, consulte a seção 1.0 acima. As partículas finas de poeira e as cadeias moleculares longas, geralmente, também causam bloqueio e não descolorem o separador.

 

2.6.       Colapso do separador – sem descoloração

Falha mecânica do compressor (válvula de pressão mínima ou outra causa).

Falha operacional (abertura ou fechamento muito rápido da válvula de descarga).

 

2.7.       Colapso do separador – com pouca descoloração

Possíveis causas: acumulo de verniza, sujeira ou outras partículas, óleos misturados.

 

2.8.       Colapso do separador – cinza a preto

Causas possíveis: óleo incorreto, formação de borra, filtro de ar sujo, danificado ou mal encaixado.

 

2.9.       Colapso do separador – preto com depósito de carbono

Seja implosão ou explosão, estude a cor e o grão da fuligem:

Fuligem granulada fina e acinzentada indica uma explosão e geralmente é acompanhada de danos mecânicos aos componentes entre a unidade compressora, incluindo-a, e o tanque separador.

Fuligem granulada grossa e preta indica um princípio de fogo. Determinar a causa, reparar/revisar o compressor, trocar separador, filtro de ar e óleo e óleo.

 

Bibliografia: Air/Oil Seprators, Trouble Shooting Guide – Faifiltri