- ---Controllo della filtrazione nei sistemi oleodinamici
	filtrazione in pillole.pdf
		INTRODUZIONE Il controllo della contaminazione negli impianti oleodinamici è una materia molto vasta e complessa; ne indichiamo di seguito alcuni punti fondamentali. Il nostro servizio Tecnico Commerciale è a Vostra disposizione per ulteriori approfondimenti. La funzione del fluido in un sistema oleodinamico è trasmettere le forze ed i movimenti. Per assicurare l’efficienza e l’affidabilità del sistema, è essenziale nella scelta del fluido tener conto dei requisiti del sistema e delle condizioni operative (pressione di esercizio, temperatura ambientale, localizzazione dell’impianto, ecc.). A seconda delle caratteristiche richieste (viscosità, potere lubrificante, protezione antiusura, densità, resistenza all’invecchiamento e alle sollecitazioni termiche, compatibilità coi materiali, ecc. ), è possibile scegliere tra numerosi oli minerali (i più utilizzati), fluidi sintetici, fluidi a base acquosa, fluidi “ecologici”, ecc. Tutti i fluidi idraulici sono classificati secondo normative internazionali. La contaminazione solida è riconosciuta come la causa principale di malfunzionamento, guasti e degrado precoce negli impianti oleodinamici; è impossibile eliminarla completamente, ma si può tenere efficacemente sotto controllo con adeguati dispositivi (filtri). Qualsiasi fluido venga utilizzato, é essenziale che venga mantenuto al livello di contaminazione solida richiesto dal componente più sensibile utilizzato.
	COME SI MISURA LA CONTAMINAZIONE Il livello di contaminazione viene determinato conteggiando il numero di particelle di determinate dimensioni per unità di volume del fluido e quindi classificato in Classi di contaminazione, secondo normative internazionali. La misurazione avviene tramite Contatori automatici di particelle che possono esaminare il fluido in linea (collegati ad appositi punti di prelievo predisposti sull’impianto) o a campione. Le misurazioni ed i prelievi devono essere eseguiti secondo le norme ISO che le regolano, per assicurarne la validità. La normativa più utilizzata nel settore oleodinamico è la ISO 4406:1999; molto utilizzata è pure la NAS 1638 (in fase di revisione).
	CLASSI DI CONTAMINAZIONE SECONDO ISO 4406:1999 La classe di contaminazione secondo questa normativa è data da 3 numeri che indicano il numero di particelle per 100 ml con dimensioni maggiori di 4, 6 e 14 µm(c) rispettivamente. Codice ISO Numero di particelle per 100 ml - Piu' di Fino a 22 2.000.000 4.000.000 21 1.000.000 2.000.000 20 500.000 1.000.000 19 250.000 500.000 18 130.000 250.000 17 64.000 130.000 16 32.000 64.000 15 16.000 32.000 14 8.000 16.000 13 4.000 8.000 12 2.000 4.000 11 1.000 2.000 10 500 1.000 9 250 500 8 130 250 Esempio: La classe di contaminazione sopradescritta descrive un fluido contenente: · tra 1.000.000 e 2.000.000 particelle maggiori/uguali a 4 µm(c) per 100 ml · tra 130.000 e 250.000 particelle maggiori/uguali a 6 µm(c) per 100 ml · tra 16.000 e 32.000 particelle maggiori/uguali a 14 µm(c) per 100 ml
	FILTRI E MATERIALI FILTRANTI In ogni impianto l’olio ha sempre una contaminazione iniziale, che tende poi ad aumentare durante il funzionamento a causa di usura dei componenti, ingresso da guarnizioni, ecc.: perciò è necessario utilizzare filtri che, trattenendo il contaminante, permettono di ottenere e mantenere il livello di contaminazione richiesto. A seconda della loro posizione nel sistema, i filtri più comunemente usati sono: · filtri sul ritorno, a valle di tutti i componenti, filtrano l’olio prima che rientri nel serbatoio. La loro funzione è mantenere il livello di contaminazione richiesto nel serbatoio (protezione indiretta dei componenti) e devono essere dimensionati per avere una elevata capacità di accumulo di contaminante (cioèuna lunga durata). Normalmente utilizzano setti in microfibra (filtrazione assoluta, ßx maggiore/uguale a 75) o in carta (filtrazione nominale, ßx maggiore/uguale a 2). · filtri in mandata, sulla linea di pressione, proteggono direttamente uno o più componenti, assicurando che vengano alimentati con olio al giusto livello di contaminazione. Normalmente utilizzano setti in microfibra (filtrazione assoluta, ßx maggiore/uguale a 75), talvolta in carta (filtrazione nominale, ßx maggiore/uguale a 2). · filtri in aspirazione, sulla linea di aspirazione, proteggono la pompa da eventuale contaminazione grossolana. Normalmente utilizzano setti in tela metallica (filtrazione geometrica) e vanno dimensionati in modo da evitare problemi di cavitazione della pompa. Per evitare ingresso di contaminante dall’ambiente esterno è importante utilizzare validi filtri aria per gli sfiati, che filtrino l’aria che viene richiamata nel serbatoio quando l’olio viene inviato agli utilizzi. Quando è richiesta una classe di contaminazione molto bassa (cioè una pulizia molto elevata) può essere necessario utilizzare un filtro di ricircolo, che lavorando a portata e pressione costanti assicura la massima efficienza filtrante. Dato che anche l’olio nuovo può avere una certa contaminazione solida, è buona norma effettuare qualsiasi operazione di riempimento e rabbocco dell’impianto utilizzando una unità di filtrazione.
	COME SI MISURA L’EFFICIENZA FILTRANTE
	SETTI FILTRANTI E CLASSI DI CONTAMINAZIONE I costruttori di componenti oleodinamici indicano la classe di contaminazione richiesta dai loro prodotti per un funzionamento ottimale. Per ottenere la classe di contaminazione richiesta, il setto filtrante UFI va scelto secondo la tabella sottostante: Settori di applicazione Banchi prova, aeronautica. Aeronautica, robotica ind.le. Robotica ind.le, macch. utensili di precisione. Macchine ind.li ad elevata affidabilità. Trasmissioni idrostatiche. Macchine ind.li, macchine movimento terra. Macchine mobili. Macchine per industria pesante. Macchine agricole, impianti semplici, uso non continuativo. Pompe/motori Pistoni, variabile >21 MPa Pistoni, variabile <21 MPa Palette, variabile >14 MPa Pist./pal., variabile <14 MPa Pist./pal., fissa >14 MPa Pistoni, fissa <14 MPa Palette, fissa >14 MPa Palette, fissa >14 MPa Ingranaggi >14 MPa Palette, fissa ingranaggi <14 MPa Palette, fissa ingranaggi <14 MPa Valvole Servovalvole >21 MPa Servovalvole <21 MPa Proporzionali >21 MPa Proporzionali <21 MPa A cartuccia >14 MPa A cartuccia <14 MPa A solenoide >21 MPa A solenoide <21 MPa A solenoide >14 MPa A solenoide >14 MPa Classe di contaminazione NAS 1638 4 5 6 7 8 9 10 11 Classe di contaminazione ISO 4406 - 1999 15/13/10 16/14/11 17/15/12 18/16/13 19/17/14 20/18/15 21/19/16 22/20/17 Setto filtrante UFI raccomandato FA ß3 > 200 FA - FB ß3 > 200 ß6 > 200 FB ß6 > 200 FB-FC ß6 > 200 ß12 > 200 FC-FD ß12 > 200 ß25 > 200 FD ß25 > 200 FD-CC ß25 > 200 ß10 > 2 CC ß10 > 2
	NUOVI RIFERIMENTI PER IL BETA Dal 1999 il nuovo standard ISO 16889 ha sostituito il precedente ISO 4572 relativo al Multi-Pass test, che misura il valore Beta di un elemento filtrante. Il nuovo standard impiega la nuova polvere di prova ISO MTD al posto della precedente ACFTD sia nei banchi prova per il Multi-Pass test sia nella calibrazione dei contatori automatici di particelle. Nell’ ISO 16889 la misura della particella è effettuata in modo differente che nell’ISO 4572. Per evitare possibili confusioni, i micron misurati secondo ISO 11171 vengono perciò indicati come µm(c). Le 3 grandezze di riferimento per stabilire la classe di contaminazione (secondo ISO 4406:1999) sono ora: 4 µm(c) (era 2 µm con lo standard precedente) 6 µm(c) (era 5 µm con lo standard precedente) 14 µm(c) (era 15 µm con lo standard precedente) A seconda del metodo di misura utilizzato, i valori Beta di riferimento dei setti filtranti UFI sono i seguenti: Setto UFI ßx > 200 (ISO 4572) ßx(c) > 1000 (ISO 16889) FA 3 µm 5 µm(c) FB 6 µm 7 µm(c) FC 12 µm 12 µm(c) FD 25 µm 21 µm(c) N.B. Le classi di contaminazione ottenute (cioè le prestazioni ottenute sul campo) come pure i valori di perdita di carico restano invariati. I dati tecnici attualmente riportati sul nostro catalogo fanno ancora riferimento allo standard ISO 4572, in attesa di tutti i risultati delle nuove prove secondo ISO 16889.
	PORTATA REALE ATTRAVERSO IL FILTRO Per evitare errori nel dimensionamento di un filtro, va considerata la portata REALE dell’olio che lo attraversa: · nei filtri in aspirazione ed in pressione la portata è normalmente quella della pompa (unica eccezione i filtri a piastra serie FPD01 e 12, in cui la portata è solo quella richiesta dalla valvola pilota) · nei filtri sul ritorno è necessario calcolare la portata massima possibile, tenendo conto di eventuali linee di ritorno supplementari e della eventuale presenza di cilindri e di accumulatori. Se non si conoscono con esattezza tali dati, è buona norma considerare in via cautelativa una portata di almeno 2 ÷ 2,5 volte la portata della pompa. La vita dell’elemento filtrante è influenzata in modo significativo dal livello di contaminazione dell’ambiente in cui è situato l’impianto e dal grado di manutenzione riservato all’impianto stesso. Per tenere nel dovuto conto questi parametri, il valore della portata reale va moltiplicato per un “fattore ambientale”, secondo la tabella sottoindicata: FATTORE AMBIENTALE Grado di manutenzione dell’impianto Livello di contaminazione ambientale - BASSO MEDIO ALTO • serbatoio ben protetto, con sfiati aria efficienti • pochi attuatori, con ottima protezione da ingresso di contaminante • frequente monitoraggio delle condizioni del filtro 1,0 1,0 1,3 • serbatoio protetto, con buoni sfiati aria • molti attuatori, con buona protezione da ingresso di contaminante • monitoraggio programmato delle condizioni del filtro 1,0 1,5 1,7 • serbatoio con scarse protezioni • molti attuatori, con scarsa protezione da ingresso di contaminante • monitoraggio casuale delle condizioni del filtro 1,3 2,0 2,3 Es. impianto situato in ambiente climatizzato Es. impianto situato in capannone industriale Es. impianto situato in ambiente ostile (fonderia, lavorazione legno, macchine mobili).
	PERDITA DI CARICO O CADUTA DI PRESSIONE (Delta p) - secondo ISO 3968 Una volta determinato il setto filtrante e la portata REALE, il filtro va scelto in base alle tabelle delle portate indicate a catalogo, che tengono conto della perdita di carico Delta p (detta anche caduta di pressione) che il fluido subisce attraversando il filtro, che non deve essere superiori a determinati valori. In pratica, il “Delta p totale” (Delta p corpo filtro + Delta p elemento) con elemento filtrante pulito deve essere · 3 kPa (0,03 bar) max per filtri in aspirazione · 35 ÷ 50 kPa (0,35 ÷ 0,5 bar) max per filtri sul ritorno · 35 ÷ 50 kPa (0,35 ÷ 0,5 bar) max per filtri in mandata < 11 MPa (110 bar) · 80 ÷120 kPa (0,80 ÷1,2 bar) max per filtri in mandata > 11 MPa (110 bar) Minore è la perdita di carico iniziale, migliore è l’efficienza del filtro e maggiore la durata. N.B. Normalmente le curve di perdita di carico sono riferite a olio minerale con viscosità cinematica “V” di 30 cSt e peso specifico “ps” = 0,9. Per oli con caratteristiche differenti vanno considerati i seguenti fattori di correzione ai valori di Delta p0 rilevati dalle curve: CORPO FILTRO: la perdita di carico è direttamente proporzionale al peso specifico ps (densità) dell’olio, quindi in caso di ps1 diverso da 0,9 ---> Delta p1 = (Delta p0 x ps1) : 0,9 ELEMENTO FILTRANTE: la perdita di carico attraverso l’elemento filtrante varia in funzione della viscosità dell’olio, quindi in caso di viscosità V1 (cSt) diversa da 30 cSt : Alcuni fluidi hanno una difficile filtrabilità (difficoltà ad attraversare un setto filtrante multistrato). In questi casi bisogna considerare un fattore di correzione nel dimensionamento del filtro: tale fattore va verificato con il costruttore del filtro, dettagliando tutte le caratteristiche del fluido utilizzato.
	INDICATORE DI INTASAMENTO Durante il funzionamento dell’impianto, la perdita di carico attraverso il filtro aumenta man mano che l’elemento si intasa, a causa del contaminante ritenuto. L’elemento filtrante va sostituito quando intasato e comunque prima che la perdita di carico raggiunga il valore di taratura della valvola di bypass. E’ perciò sempre raccomandato l’uso di un indicatore di intasamento (visivo o elettrico), tarato ad un valore inferiore a quello della valvola di bypass, per avere una segnalazione precisa del momento più idoneo per la sostituzione dell’elemento filtrante. Per i filtri sul ritorno e per i filtri in bassa pressione l’indicatore di intasamento può essere un manometro o un pressostato che misura la pressione a monte del filtro. Per i filtri ad alta pressione e per alcuni filtri sul ritorno, l’indicatore di intasamento può essere di tipo differenziale: misura cioè la pressione a monte e a valle del filtro e attiva un segnale quando la pressione differenziale raggiunge il valore stabilito. Per i filtri in aspirazione l’indicatore di intasamento è un vuotometro o un vuotostato che misura la depressione a valle del filtro. Tutti i filtri “TANK Care” hanno di serie la sede per il montaggio dell’indicatore; se il filtro viene ordinato senza indicatore, la sede è tappata con un grano e l’indicatore può essere montato con facilità in un secondo tempo. Serie 30, attacco posteriore, utilizzabile su FRA - FRB - FRC FRF - FRH MANOMETRO (indicatore visivo) scala 0 - 600 kPa (0 - 6 bar) Fornisce una indicazione visiva della perdita di carico attraverso il filtro; l’elemento filtrante deve essere sostituito quando la perdita di carico in condizioni di esercizio raggiunge 150 kPa (1,5 bar) Serie 32, attacco radiale, utilizzabile su FRA Serie 80, (contatti N.A.) & serie 81, (contatti N.C.) utilizzabile su FRA - FRB - FRC - FRH Serie 86 & 87 utilizz. su FRB Serie 84 & 85 utilizz. su FRF PRESSOSTATO (indicatore elettrico) Al raggiungimento del valore prefissato attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie P1 (contatti in scambio), utilizzabile su FRA-FRB-FRC-FRH Serie P6 (contatti in scambio), utilizzabile su FRB PRESSOSTATO (elettrico) Al raggiungimento del valore prefissato attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie 50 & serie 51, utilizzabile su FRD - FRF INDICATORE DIFFERENZIALE (visivo) Misura la perdita di carico attraverso il filtro e dà una indicazione visiva (segnale da verde a rosso) al raggiungimento della pressione differenziale prestabilita, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie 70 & serie 71, utilizzabile su FRD - FRF INDICATORE DIFFERENZIALE (visivo-elettrico) Misura la perdita di carico attraverso il filtro e dà una indicazione visiva (segnale da verde a rosso) al raggiungimento della pressione differenziale prestabilita e contemporaneamente attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie 60 - 61 & serie T0 - T1 utilizzabile su FRD - FRF INDICATORE DIFFERENZIALE (elettrico) Misura la perdita di carico attraverso il filtro e al raggiungimento della pressione differenziale prestabilita attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. La serie T è dotata di un termostato che permette l’attivazione del segnale solo al raggiungimento della temperatura di 30°C, per evitare falsi allarmi in caso di avviamenti a freddo. Tutti i filtri “COMPO Care” hanno di serie la sede per il montaggio dell’indicatore; se il filtro viene ordinato senza indicatore, la sede è tappata con un grano e l’indicatore può essere montato con facilità in un secondo tempo. Serie 31, attacco posteriore, utilizzabile su FPE - FPH MANOMETRO (indicatore visivo) scala 0 - 1.200 kPa (0 - 12 bar) Fornisce una indicazione visiva della pressione all’ingresso del filtro; l’elemento filtrante deve essere sostituito quando la pressione letta supera di 150 kPa (1,5 bar) il valore della pressione misurata a elemento pulito. Serie 33, attacco radiale Serie 80, (contatti N.A.) & serie 81, (contatti N.C.) utilizzabile su FPE - FPH PRESSOSTATO (indicatore elettrico) Al raggiungimento del valore prefissato di 150 kPa (1,5 bar) attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante; l’adozione di questo indicatore è perciò riservata alle applicazioni in cui l’attacco di uscita del filtro è direttamente collegato al serbatoio. Serie 50, utilizzabile su FPE 3 & 4 Serie 52 & 53, utilizzabile su FPA - FPD FPL - FPM Serie K2 & K3, utilizzabile su FPB INDICATORE DIFFERENZIALE (visivo) Misura la perdita di carico attraverso il filtro e dà una indicazione visiva (segnale da verde a rosso) al raggiungimento della pressione differenziale prestabilita, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie 70, utilizzabile su FPE 3 & 4 Serie 72 & 73, utilizzabile su FPA - FPD - FPL - FPM Serie Y2 & Y3, utilizzabile su FPB INDICATORE DIFFERENZIALE (visivo-elettrico) Misura la perdita di carico attraverso il filtro e dà una indicazione visiva (segnale da verde a rosso) al raggiungimento della pressione differenziale prestabilita e contemporaneamente attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie 60& T0 utilizz. su FPE3 & 4 Serie 62 - 63 & serie T2 - T3 utilizzabile su FPA - FPD FPL - FPM INDICATORE DIFFERENZIALE (elettrico) Misura la perdita di carico attraverso il filtro e al raggiungimento della pressione differenziale prestabilita attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. La serie T è dotata di un termostato che permette l’attivazione del segnale solo al raggiungimento della temperatura di 30°C, per evitare falsi allarmi in caso di avviamenti a freddo. I filtri “PUMP Care” hanno di serie la sede per il montaggio dell’indicatore; se il filtro viene ordinato senza indicatore, la sede è tappata con un grano e l’indicatore può essere montato con facilità in un secondo tempo. Serie 10, attacco posteriore, utilizzabile su FSC - FSE - FSF VUOTOMETRO (indicatore visivo) scala 0 ÷ -100 kPa (0 ÷ -1 bar) Fornisce una indicazione visiva della perdita di carico attraverso il filtro; l’elemento filtrante deve essere sostituito quando la perdita di carico in condizioni di esercizio raggiunge 30 kPa (0,3 bar). Serie 11, attacco radiale, utilizzabile su FSD Serie 90, (contatti N.A.) & serie 92, (contatti N.C.) utilizzabile su FSC - FSD - FSE - FSF VUOTOSTATO (indicatore elettrico) Al raggiungimento del valore prefissato di 30 kPa (0,3 bar) attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante. Serie 91 e L1 (contatti in scambio), utilizzabile su FSC - FSD - FSE VUOTOSTATO (indicatore elettrico) Al raggiungimento del valore prefissato di 30 kPa (0,3 bar) attiva un segnale elettrico, per indicare la necessità di sostituire l’elemento filtrante.