Rola chłodzenia w branży spożywczej, farmaceutycznej, handlu, motoryzacji i budownictwie cały czas rośnie. Intensywny rozwój wymienionych sektorów spowodował tym samym wzrost popytu na urządzenia chłodnicze, który jest wyraźnie bardziej widoczny niż kiedykolwiek wcześniej.

Okres radykalnych zmian w branży chłodniczej ma związek z wprowadzeniem innowacji i rozwojem technologicznym, któremu towarzyszą zmiany przepisów dotyczących bezpieczeństwa i ochrony środowiska. Zmiany te doprowadziły do opracowania produktów, które są trwalsze, bezpieczniejsze i wywierają mniejszy wpływ na środowisko niż dotychczas stosowane rozwiązania. Co więcej, mają one również wpływ na technologię smarowania. 

W przypadku czynników chłodniczych nadal tematem przewodnim jest ich wpływ na środowisko naturalne, czyli zanikanie powłoki ozonowej i wzrost emisji CO₂. W konsekwencji wiele firm coraz częściej wybiera przyjazne dla środowiska, „naturalne” czynniki chłodnicze, takie jak amoniak, dwutlenek węgla i węglowodory lub nowsze technologie hydrofl uoroolefi nowe (HFO). Ustawodawstwa, takie jak Protokół Montrealski (1987), Protokół z Kioto (1997) oraz regulacje unijne dotyczące fluorowanych gazów cieplarnianych (F-Gazów) wymusiły przejście od chlorofl uorowęglowodorów (CFC), wodorochlorofluorowęglowodorów (HCFC) i wodorofluorowęglowodoru (HFC) do najnowszych, naturalnych czynników chłodniczych. Europa obrała właściwy kierunek zmian, czyli odejście od gazów HFC, i jest oceniana jako najszybciej rozwijający się region ze względu na wysokie wykorzystanie amoniaku, CO₂ i węglowodorów przez użytkowników końcowych.

Zalety CO₂

Dwutlenek węgla (CO2/R744) był powszechnie stosowany jako czynnik chłodniczy na początku XX wieku. Jednak jego popularność spadła w połowie ubiegłego wieku, co było związane ze zwrotem w kierunku gazów CFC. Ostatnio użycie CO₂ jako czynnika chłodniczego w przemyśle wzrosło, głównie ze względu na jego dobre referencje środowiskowe. Powrót wynika z faktu, że CO₂ ma szereg właściwości, które czynią go czynnikiem idealnym:

• Bardzo dobre właściwości przewodzenia ciepła i wysoka objętościowa efektywność chłodnicza, pozwalająca na stosowanie w instalacjach małych jednostek chłodniczych do produkcji dużej ilości chłodu;
• Dobre referencje środowiskowe, dzięki braku oddziaływania na ozon i współczynniku ocieplenia globalnego równym jeden.  Dlatego CO₂ coraz częściej jest określany mianem innowacyjnej technologii w chłodnictwie.

Pomimo licznych korzyści, istnieje wiele wyzwań związanych ze smarowaniem układów CO₂. Owe trudności muszą zostać rozwiązane, aby urządzenia stosujące tę technologię pracowały z maksymalną wydajnością.

CO₂ jako czynnik = wyzwania dla środków smarnych

Dwie najważniejsze kwestie związane ze smarowaniem systemów opartych na CO₂ to wyższe ciśnienie robocze i wysoka rozpuszczalność CO₂, zachodząca w systemach kaskadowych oraz transkrytycznych instalacjach wysokociśnieniowych.

Okresowa i codzienna konieczność odmrażania parownika gorącym CO₂ generuje większe obciążenia oraz nacisk na łożyska i sąsiednie elementy sprężarki. Wysoka rozpuszczalność CO₂ w niektórych poliestrowych środkach smarnych (POE) również musi być brana pod uwagę, ponieważ może doprowadzić do nadmiernego obniżenia lepkości, jak również ewentualnego odgazowania powierzchni łożyska i zerwania filmu olejowego.

Wpływ powyższych problemów na pracę systemu chłodzenia jest różny. Począwszy od niewłaściwego uszczelnienia i zagrożenia utraty stopnia sprężania po niewystarczające smarowanie prowadzące do nadmiernego zużycia łożyska. Może to skutkować częściowym lub całkowitym uszkodzeniem sprężarek w wyniku niekontrolowanych zmian właściwości produktów smarnych.

Środki smarne nowej generacji

ExxonMobil dostrzegł konieczność opracowania środków smarnych dla branży chłodniczej, które są mieszalne z CO₂ i podnoszą wydajność, czego przykładem jest Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE – wysokiej jakości olej chłodniczy przeznaczony do smarowania sprężarek chłodniczych wykorzystujących dwutlenek węgla jako czynnik chłodniczy w zastosowaniach mieszanych. Produkt został opracowany z wykorzystaniem innowacyjnej technologii poliestrowej (POE), aby zapewnić doskonałe smarowanie, ochronę przed zużyciem, stabilność chemiczną i termiczną.

Oszczędności potwierdzone w testach

Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE został poddany testom na czterech sprężarkach tłokowych CO₂ w firmie SAS Abera – dużej, francuskiej rzeźni produkującej świeże i głęboko mrożone mięso. Firma zaraportowała 10 560 Euro oszczędności.

Oszczędności zostały osiągnięte dzięki ograniczeniu prac konserwacyjnych i kosztów części zamiennych. Czas pomiędzy pracami konserwacyjnymi został również wydłużony o 33 proc. w porównaniu z poprzednim olejem. Odnotowano również spadek zużycia energii, szacowany na poziomie 624 EUR rocznie, emisji dwutlenku węgla (redukcja 345 kg w ciągu roku) na sprężarkę.

Testy we francuskiej rzeźni

Zaawansowany układ chłodzenia w rzeźni SAS Abera opierał się na systemie amoniak/CO₂ subkrytycznej dystrybucji kaskadowej CO₂ w parownikach umieszczonych w kilku tunelach mrożenia. Abera stanęła w obliczu problemów technicznych wszystkich czterech sprężarek tłokowych CO₂ wywołanych niedostatecznym smarowaniem.

Specjaliści ExxonMobil oraz TTA, francuskiego dystrybutora środków smarnych Mobil, wykorzystali tę sytuację do przeprowadzenia testów nowego oleju Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE. Zastosowanie tego produktu było traktowane jako jeden ze sposobów rozwiązania problemów technicznych Abery. Mieszalny z CO₂ olej Mobil został użyty we wszystkich sprężarkach tłokowych CO₂. Każda ze sprężarek została dwukrotnie przepłukana, aby poziom zanieczyszczeń powstałych podczas pracy z poprzednim olejem spadł poniżej 2 proc. Testy terenowe nowego produktu prowadzono w sprężarkach w różnych okresach pracy sprzętu, w zakresie od 0 do 7418 godzin.

Wkład koalescencyjny został wymieniony tylko w sprężarce numer 1, w wyniku jej awarii i całkowitego uszkodzenia, co nastąpiło jeszcze przed zastosowaniem oleju. Poza chłodzeniem, pierwsza sprężarka produkowała również gorące gazy CO₂, używane do rozmrażania parownika pracującego w temperaturze -40°C w tunelach chłodniczych. Zwykle w takich sytuacjach sprężarka jest narażona na wysokie temperatury i ciśnienia, a to oznacza bardziej wymagające warunki pracy dla środków smarnych.

Monitoring oleju Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE objął cztery sprężarki i został przeprowadzony przez dwa laboratoria ExxonMobil – w Pernis (Holandia) i Sarnia (Kanada). Test terenowy zakończyła inspekcja sprężarki 1, analiza oleju ze wszystkich sprężarek oraz analiza najważniejszych procesów z okresu testowego (od grudnia 2013 roku do maja 2015 roku).

Mierzalne oszczędności

Kontrola sprężarki 1 została przeprowadzona po 5600 godzinach pracy. Specjaliści ExxonMobil, dystrybutora środków smarnych i firmy Abera potwierdzili doskonały stan wszystkich smarowanych, ruchomych elementów ze szczególnym uwzględnieniem tłoka 1 sprężarki, pracującego w najtrudniejszych warunkach eksploatacyjnych, w wysokich temperaturach i ciśnieniach tłoczenia.

Wszystkie elementy sprężarki były w dobrym stanie, co potwierdza trwałość filmu olejowego Mobil. Natomiast na elementach używanych z poprzednim olejem widoczne było zużycie i ślady świadczące o pracy na sucho. Test wykazał, że olej Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE zachował bardzo dobrą wydajność smarowania po 5600 godzinach pracy w Sprężarce 1. Niższe temperatury skrzyni korbowej i tłoka, jak również niższe zużycie energii, to kolejne punkty na liście korzyści jakie osiągnęła firma Abera w okresie testowym.

Czy CO₂ jest rozwiązaniem?

W przeszłości systemy chłodzenia oparte na CO₂ były źródłem kłopotów ze smarowaniem. Jednak jak pokazuje przykład francuskiej rzeźni, stosowanie wysokiej jakości środków smarnych – takich jak Mobil SHC™ Gargoyle 80 POE – może przynieść wyraźnie więcej korzyści w porównaniu z innymi produktami dostępnymi na rynku. To pokazuje mocną stronę systemów chłodzenia CO₂. Ich użytkownicy z pewnością mogą uzyskać oszczędności finansowe oraz zmniejszyć negatywne oddziaływanie na środowisko.

Więcej informacji o środkach smarnych marki Mobil oraz usługach ExxonMobil dla przemysłu uzyskasz w Dziale Pomocy Technicznej ExxonMobil (bezpłatna infolinia 0 800 44 11 603 lub Adres poczty elektronicznej jest chroniony przed robotami spamującymi. W przeglądarce musi być włączona obsługa JavaScript, żeby go zobaczyć. ) oraz na stronach www.mobil.pl i www.mobilindustrial.com