Sous pression : Filtration sous débit cyclique

Une nouvelle norme concernant la filtration des fluides hydrauliques pourrait bientôt voir le jour, et bien qu’elle se prépare depuis des années, elle n’a que trop tardé.

Quiconque utilise des équipements hydrauliques sur le terrain sait que les conditions réelles et les conditions des bancs d’essai sont bien différentes. Les conditions réelles contiennent de la saleté. Les conditions réelles présentent des contraintes. Variables. Les conditions réelles sont plus difficiles, voire impossibles, à contrôler, alors que les conditions d’essai sont conçues pour être contrôlées.

Les systèmes hydrauliques sont testés en conditions réelles avant d’être mis sur le marché. Il en va de même pour la filtration des fluides qui protège les systèmes hydrauliques (et de lubrification). C’est pourquoi la norme d’essai de filtration doit refléter ces conditions aussi fidèlement que possible. Les normes d’essai actuelles ne sont tout simplement pas suffisantes. Heureusement, le secteur et l’Organisation internationale de normalisation (ISO) en ont pris note. Avec l’approbation probable de la norme ISO 23369 (qui doit remplacer la norme ISO 16889) cet automne, la filtration multipasse des fluides hydrauliques et des lubrifiants sera enfin encadrée par une norme qui applique des conditions de débit cyclique plus proche de celles auxquelles l’équipement hydraulique est soumis dans les applications réelles.

Une filtration efficace est essentielle pour tout système

Le fonctionnement efficace des systèmes hydrauliques nécessite un entretien minutieux, y compris une filtration approfondie et efficace. Cependant, la norme actuelle pour les essais hydrauliques et de lubrification, ISO 16889, ne tient pas compte des performances réelles des filtres.

Lors du fonctionnement sur le terrain, un filtre hydraulique n’est généralement pas soumis au débit en régime permanent utilisé dans les essais ISO 16889 actuels, mais à divers degrés de débit cyclique. Lorsqu’il est soumis à des essais plus rigoureux et à des conditions de débits cycliques variables comme celles requises par la norme ISO 23369 proposée, il a été prouvé que l’efficacité et les capacités d’un élément sont davantage mises à l’épreuve.

La création d’une nouvelle norme ne vise pas à dénigrer la norme actuelle. C’est une question d’époque et d’évolution technologique. Le secteur est désormais plus à même d’effectuer des essais applicables aux produits de filtration qu’il y a dix ans. La norme ISO 23369 est en préparation depuis au moins 2011 et la technologie a finalement rattrapé son retard pour que le secteur puisse la mettre en œuvre.

La norme ISO 16889 actuelle concernant les filtres hydrauliques et de lubrification remplit en fait son objectif : détailler la conception et la construction des bancs d’essai, les applications de contaminants et les procédures utilisées lors des essais des produits de filtration. Il s’agit d’un essai simple qui peut être facilement répété pour des résultats précis, en utilisant un débit constant et une poussière d’essai « moyenne » injectée en continu dans le réservoir du filtre. Mais de tous les essais possibles d’efficacité du filtre hydraulique, c’est le plus éloigné de l’application réelle et il n’offre pas un aperçu précis de la façon dont la fluctuation du débit peut altérer les performances du filtre.

« Le principal problème avec la norme actuelle est que nous concevons des équipements pour des filtres qui peuvent retenir une certaine quantité de contaminants », explique Uldis Kreslins. « Mais en réalité, ces filtres peuvent retenir beaucoup moins de contaminants que ne l’ont montré les essais en laboratoire, car les débits variables en utilisation réelle sur le terrain signifient que les contaminants capturés par le filtre peuvent être libérés du fait d’un certain nombre de facteurs. Les performances des plis réels du média, du matériau absorbant ou de tout autre structure ou support dans le filtre peuvent diminuer sous contrainte. »

« La nouvelle norme rendra, théoriquement, les spécifications des filtres plus précises. Et, à son tour, l’équipement fonctionnera plus efficacement. »

ISO 23369 dans la pratique

Le comité ISO comprend des membres de la plupart des principaux fabricants de filtres à huile et lubrifiants, y compris Donaldson. C’est l’une des principales raisons qui expliquent la nécessité de réaliser des essais supplémentaires. Aucun fabricant ne veut être accusé de fabriquer des filtres qui semblent moins efficaces qu’annoncés, ce qui est le cas sous contraintes de filtres actuels approuvés.

L’ISO a développé cette procédure d’essai multipasses sous débit cyclique pour les filtres hydrauliques afin de compléter l’essai sous débit en régime permanent de l’ISO 16889 pour les éléments filtrants qui devraient être utilisés dans des environnements sous débit cyclique. S’appuyant sur une enquête menée par le secteur et sur une procédure d’essais comparatifs interlaboratoires, les directives de cette norme ISO 16889 recommandent un cycle de débit plus rigoureux (0,1 Hz), bien qu’elles notent également que si des débits cycliques beaucoup plus élevés sont attendus en fonctionnement réel, « l’essai devrait être mené à cette fréquence pour produire des résultats plus significatifs. » Cependant, seules les valeurs résultant des essais réalisés à 0,1 Hz seront reconnues.

Les essais multipasses sous débit cyclique exigent que les opérateurs choisissent un rapport cyclique de changement actuel, compris normalement entre deux pour un et quatre pour un. Ces rapports resteront constants tout au long des essais et proposeront un aperçu plus proche du résultat des performances « réelles » des filtres en montrant la rétention ou l’élimination des particules pour les filtres testés lors des changements actuels dans le fluide de l’essai. La nouvelle norme suggère que les débits (mesurés en litres par minute) changent toutes les cinq secondes selon un rapport de quatre pour un.

Tout aussi important, l’essai nécessite une poussière fine (inférieure à 1 micron) par rapport à la poussière moyenne (5 microns ou plus) requise par la norme ISO 16889. Les changements toutes les cinq secondes et débits variables signifient qu’il est possible d’enregistrer deux fois plus de données, bien que les données soient exprimées sous forme de moyennes et non comme des valeurs exactes.

Alors, que signifie une nouvelle norme pour vous ?

« Tous ceux qui utilisent la filtration dépendent de cette filtration pour protéger leur équipement coûteux », déclare Kreslins. « Et ils doivent pouvoir lui faire confiance pour minimiser les temps d’arrêt et les coûts imprévus. Nos normes internationales sont en place pour garantir un certain niveau de qualité et de performance. Pour cette raison, nos normes doivent être constamment évaluées pour rester en phase avec la technologie actuelle et l’utilisation des équipements. »

Pour les utilisateurs finaux et les fabricants d’équipements, le principal avantage de cette nouvelle norme – outre l’avantage évident d’une filtration plus efficace et plus fiable – est la minimisation des surprises. Que ce soit pour la conception de l’équipement ou son application proprement dite, l’achat d’un filtre s’accompagne d’une certaine confiance qui découle de la certification figurant sur l’étiquette. Un filtre doit être fiable en ce qui concerne la capture et la rétention des contaminants. S’il ne peut pas capturer les contaminants d’une taille spécifique avec une efficacité spécifique, on ne peut pas s’y fier. Mais la capacité de rétention est tout aussi importante, sinon plus. Si le filtre nettoie efficacement le fluide mais que rien n’est prévu pour mettre les contaminants, il peut ironiquement finir par devenir une source de contamination dommageable dans un système hydraulique.

Ce qui nous ramène au débit cyclique. Dans les essais en laboratoire actuels, le débit est constant, sans tenir compte du fait que l’équipement en service peut envoyer du fluide à travers un filtre à des débits variables. S’il n’est pas équipé pour gérer ces débits variables, le filtre devient moins efficace et sa capacité peut être réduite. Si un utilisateur s’attend à une capacité de contamination de 100 grammes (par exemple), le filtre doit tenir ses promesses.

« Pour résumer, il existe actuellement des filtres sur le marché qui répondent à la norme actuelle de toutes les manières possibles », déclare Kreslins. « La norme n’est tout simplement pas assez rigoureuse, donc des échecs inattendus se produisent. Souvent, ce n’est pas la faute du filtre. Il est simplement tenu à une norme qui le fait paraître plus efficace qu’il ne l’est. »

Si elle est adoptée, la norme ISO 23369 contribuera grandement à assurer aux utilisateurs qu’ils bénéficient du niveau de performance qu’ils attendent de leurs filtres hydrauliques et à huile, toutes les autres caractéristiques étant égales par ailleurs.