Sotto pressione: filtrazione a flusso ciclico

Un nuovo standard per la filtrazione del fluido idraulico potrebbe essere all'orizzonte e, sebbene siano necessari anni, è piuttosto in ritardo.

Chiunque utilizzi attrezzature idrauliche sul campo sa che le condizioni reali e le condizioni del banco di prova sono mondi a parte. Il mondo reale è sporco. Il mondo reale subisce stress. Variabili. Le condizioni reali sono più difficili, se non impossibili, da controllare, mentre le situazioni di test sono fatte per essere controllate.

I sistemi idraulici vengono testati in condizioni reali prima di essere immessi sul mercato. Lo stesso vale per la filtrazione del fluido, a protezione dei sistemi idraulici (e di lubrificazione). Questo è il motivo per cui lo standard dei test di filtrazione dovrebbe riflettere tali condizioni il più fedelmente possibile. Gli attuali standard di test semplicemente non sono all'altezza. Fortunatamente, il settore e l'organizzazione internazionale per la normazione (ISO) ne hanno preso atto. Con la probabile approvazione della normativa ISO 23369 (in sostituzione della ISO 16889) questo autunno, la filtrazione a più passaggi del fluido idraulico e del lubrificante sarà finalmente mantenuta a uno standard che applica condizioni di flusso ciclico più simili a quelle che le attrezzature idrauliche vedono nelle applicazioni reali.

Una filtrazione efficiente è fondamentale per qualsiasi sistema

Il funzionamento efficiente dei sistemi idraulici richiede una manutenzione diligente, compresa una filtrazione completa ed efficiente. Tuttavia, l'attuale standard per i test idraulici e di lubrificazione, la normativa ISO 16889, non tiene conto delle prestazioni del filtro reale.

Operando sul campo, un filtro del fluido idraulico non è generalmente soggetto al flusso stazionario utilizzato nell'attuale test ISO 16889, ma a vari gradi di flusso ciclico. Quando sottoposto a test più severi e condizioni di flusso ciclico variabili come quelle richieste dalla normativa ISO 23369 proposta, è stato dimostrato che l'efficienza e le capacità di un elemento sono messe alla prova in misura maggiore.

La creazione di un nuovo standard non significa denigrare lo standard attuale, è una questione di tempi e tecnologie in continuo cambiamento. Il settore è semplicemente più in grado di eseguire test applicabili per i prodotti di filtrazione rispetto a dieci anni fa. La normativa ISO 23369 è in attività almeno dal 2011 e la tecnologia ha finalmente raggiunto il livello di implementazione in modo che il settore possa implementarla.

La normativa ISO 16889, l'attuale standard industriale per i filtri idraulici e di lubrificazione, soddisfa infatti il suo scopo: specificare in dettaglio la progettazione e la costruzione di banchi di prova, le applicazioni dei contaminanti e le procedure utilizzate durante il test dei prodotti di filtrazione. È un semplice test che può essere facilmente ripetibile per risultati precisi, utilizzando una portata costante e una polvere di prova "media" iniettata continuamente nel serbatoio del filtro. Tuttavia, di tutti i test possibili per l'efficacia del filtro idraulico, è il più lontano dall'applicazione reale e non offre una visione precisa su come la fluttuazione della portata possa alterare le prestazioni del filtro.

"Il problema principale con lo standard attuale è che stiamo progettando attrezzature per filtri in grado di trattenere una certa quantità di contaminante", afferma Kreslins. "In realtà, quei filtri possono contenere molto meno contaminante di quanto mostrato nei test di laboratorio, perché le portate variabili nell'uso effettivo sul campo significano che il contaminante catturato dal filtro può essere rilasciato per via di un numero qualsiasi di fattori. L'effettiva pieghettatura dei mezzi, il materiale di supporto o qualsiasi altra struttura o supporto nel filtro possono avere prestazioni inferiori sotto stress".

"Il nuovo standard, in teoria, renderà le specifiche dei filtri più precise e, a sua volta, le attrezzature funzioneranno in modo più efficiente".

La normativa ISO 23369 nella pratica

Il comitato ISO comprende membri della maggior parte dei principali produttori di filtri per olio e lubrificante, tra cui Donaldson, motivo principale per cui viene riconosciuta la necessità di ulteriori test. Nessun produttore vuole essere accusato di realizzare filtri che sembrano meno efficienti di quelli pubblicizzati, come accade per gli attuali filtri approvati sotto stress.

L'ISO ha sviluppato questa procedura di prova a più passaggi a flusso ciclico per filtri idraulici al fine di integrare la prova di flusso in regime stazionario di base della normativa ISO 16889 per elementi filtranti che dovrebbero essere utilizzati in ambienti a flusso ciclico. Utilizzando un'indagine del settore e una procedura di test di laboratorio all'italiana, le linee guida 16889 raccomandano un ciclo di portata più rigoroso (0,1 Hz), sebbene si noti anche che, se nel servizio effettivo sono previste velocità di ciclo molto più elevate, "il test dovrebbe essere condotto a quella frequenza per produrre risultati più significativi". Tuttavia, verranno riconosciuti solo i valori risultanti allo 0,1.

I test a più passaggi che utilizzano la portata ciclica richiedono agli operatori di scegliere un rapporto ciclico di variazione della corrente, normalmente tra due a uno o quattro a uno. Questi rapporti rimarranno coerenti durante il test e offriranno un approccio più vicino ai risultati delle prestazioni dei filtri "reali", mostrando il mutamento o lo spargimento di particelle dai filtri testati durante i cambiamenti di corrente nel fluido di prova. Il nuovo standard suggerisce che le portate (misurate in litri al minuto) cambino ogni cinque secondi con un rapporto di quattro a uno.

Altrettanto importante, il test richiede polvere fine (inferiore a 1 micron) rispetto alla polvere mezzi (5 micron o più grande) richiesta dalla normativa ISO 16889. I cambiamenti di cinque secondi e le velocità variabili significano che è possibile registrare il doppio dei dati, sebbene i dati siano in media anziché esatti.

Quindi cosa significa per te un nuovo standard?

"Tutti coloro che utilizzano la filtrazione dipendono da quella stessa filtrazione per proteggere le proprie costose attrezzature", afferma Kreslins. "E devono potersi fidare indiscutibilmente di quella filtrazione per ridurre al minimo i tempi di inattività e i costi imprevisti. I nostri standard internazionali sono in atto per garantire un certo livello di qualità e prestazioni. Per questa ragione, i nostri standard devono essere costantemente valutati per rimanere in linea con la tecnologia attuale e l'utilizzo delle attrezzature".

Per gli utenti finali e i produttori di attrezzature, il vantaggio principale di questo nuovo standard, oltre all'ovvio beneficio di una filtrazione più efficiente e affidabile, è la riduzione al minimo di inconvenienti. Che sia per la progettazione delle attrezzature o per l'applicazione effettiva, l'acquisto di un filtro viene fornito con una certa fiducia che deriva dalla certificazione sull'etichetta. Un filtro deve essere affidabile quando si tratta di catturare e trattenere i contaminanti. Se non è in grado di catturare contaminanti di una dimensione specifica con un'efficienza specifica, non vi si può fare affidamento. Ma la capacità di ritenzione è altrettanto importante, se non di più. Se il filtro pulisce efficacemente il fluido, ma non ha un posto dove raccogliere i contaminanti, può paradossalmente finire per diventare una dannosa fonte di contaminazione in un sistema idraulico.

Il che ci riporta al flusso ciclico. Negli attuali test di laboratorio, la portata è costante, non tenendo conto del fatto che le attrezzature al lavoro possono inviare un fluido attraverso un filtro a velocità variabili. Se non attrezzato per gestire queste velocità variabili, il filtro diventa meno efficiente e la sua capacità può essere ridotta. Se un utente prevede una capacità di contaminazione di 100 grammi (per esempio), il filtro deve adempiere al proprio compito.

"Per farla breve, oggi ci sono filtri sul mercato che soddisfano lo standard attuale in ogni modo possibile", afferma Kreslins. "Se lo standard non è appropriato, si verificano guasti imprevisti. Spesso non è colpa del filtro: è solo tenuto a uno standard che lo fa sembrare più efficiente di quello che è realmente".

Se approvata, la normativa ISO 23369 farà molto per garantire agli utenti di ricevere il livello di prestazioni atteso dai loro filtri idraulici e olio, a parità di condizioni.