Filtro per Serbatoio Olio Idraulico: Funzionamento e Manutenzione
Nel complesso mondo dei sistemi oleodinamici, dove la precisione e l’affidabilità sono sempre più importanti, ogni componente svolge un ruolo fondamentale per garantire il funzionamento regolare dell’impianto e una lunga durata. Tra questi componenti del circuito, spesso sottovalutati, c’è il filtro sulla linea di ritorno, un elemento apparentemente insignificante che, in realtà, è il custode dell’efficienza dell’impianto idraulico.
Importanza della Filtrazione nei Sistemi Oleodinamici
È molto importante selezionare un filtro che migliori l’affidabilità del sistema di lubrificazione o idraulico per eliminare i guasti dovuti alla contaminazione. Approximately 75 % di tutti i guasti dei componenti idraulici sono attribuiti al degrado superficiale causato da contaminazione e corrosione. Gli agenti contaminanti che entrano nei circuiti dei sistemi oleodinamici possono determinare notevoli guasti all’impianto.
La contaminazione può assumere forme differenti (prodotti di invecchiamento dell’olio, ruggine, metalli, silicati ecc ecc), ma tutte possono comportare gravi danni al sistema idraulico. Per limitare i danni è fondamentale una buona pulizia dell’olio attraverso, ad esempio, l’adozione di un sistema di filtrazione dimensionato opportunamente e non solo.
Per i costruttori e gli utilizzatori finali delle macchine la filtrazione rappresenta una priorità e rientra pienamente nelle strategie di fluid care, quelle soluzioni e sistemi cioè che hanno il compito di ridurre e abbattere il livello di contaminazione del fluido idraulico.
Questo dovrebbe far riflettere sull’importanza non solo di utilizzare i filtri idonei, ma anche di rispettare i protocolli di manutenzione: proteggere il sistema tramite un adeguato filtro per l’olio idraulico significa infatti proteggere la produttività, ridurre le spese e i tempi di fermo.
Tipologie di Filtri e Loro Posizionamento
Ancora oggi, la posizione del filtro rimane soggettiva e spetta al progettista del sistema individuare un filtro adatto al sistema. Esaminiamo le varie opzioni per la posizione di un filtro. Non sono noti modelli matematici in grado di individuare facilmente un filtro in un dato sistema.
Filtri di Aspirazione
Questo filtro si trova su una porta di aspirazione della pompa o immerso nel serbatoio e collegato alla linea di aspirazione che porta alla pompa. Un filtro di aspirazione ha lo scopo di proteggere la pompa dalle particelle di grandi dimensioni presenti nel serbatoio. Questo filtro è solitamente un filtro a maglia grossa o anche un separatore magnetico.
I filtri ad alta efficienza solitamente non vengono posizionati sul lato di aspirazione poiché un’elevata pressione differenziale può causare guasti alla pompa. I filtri fini tenderebbero inoltre a caricarsi più rapidamente rispetto ai filtri grossolani che consentono il passaggio della maggior parte delle particelle piccole.
Filtri di aspirazione di dimensioni inadeguate causeranno il guasto della pompa a causa della cavitazione anziché della contaminazione. Molti OEM di pompe scoraggiano l’uso di filtri e filtri di aspirazione a causa del rischio intrinseco di cavitazione della pompa.
Filtri a Pressione
Questo filtro viene generalmente installato tra l’uscita della pompa e il resto dei componenti di un sistema idraulico. L’idea qui è quella di proteggere tutti i componenti di un dato sistema. Questo filtro deve resistere alla pressione totale del sistema e deve essere in grado di gestire il flusso massimo della pompa.
Per i sistemi con carico di lavoro variabile, il filtro deve resistere a flussi fluttuanti, cicli di pressione e picchi. Nella maggior parte dei casi, questo è solitamente il filtro più piccolo ma è anche il più costoso.
I filtri ad alta pressione possono essere installati con o senza valvola di bypass. Lo scopo del bypass integrale è consentire a una parte del flusso di bypassare il filtro durante condizioni di avviamento a freddo o quando l’elemento filtrante è fortemente carico di contaminanti.
Se viene selezionato un filtro a pressione con bypass, l’elemento deve essere sostituito immediatamente dopo l’indicazione o secondo un programma di manutenzione preventiva regolare. Se i componenti del sistema sono molto sensibili alla contaminazione (servovalvole) è possibile selezionare un filtro a pressione senza bypass per garantire che tutto il fluido che entra nei componenti sensibili venga filtrato.
I filtri con bypass utilizzano elementi classificati come a basso collasso e possono resistere a pressioni differenziali fino a 450 psid, 30 bar. I filtri senza bypass utilizzano elementi classificati come ad alto collasso e possono resistere a pressioni differenziali fino a 3000 psid o 450 bar.
Filtri di Ritorno
Nel post di questo mese, approfondiremo l’importanza dei filtri sulla linea di ritorno nei circuiti idraulici e i motivi per cui meritano un posto importante in ogni configurazione oleodinamica.
I filtri di ritorno possono essere installati in linea o all’interno del serbatoio (filtro di ritorno in-tank). Sono disponibili varietà di filtri per ogni stile di assiemi. Quando un sistema contiene diversi cilindri a doppio effetto, è opportuno notare che il flusso di ritorno dall’estremità cieca di un cilindro sarebbe solitamente superiore alla portata massima della pompa.
Questo filtro deve gestire il flusso massimo dovuto alla moltiplicazione del flusso durante lo scarico del cilindro. I filtri sul ritorno sono dotati di serie di valvole di bypass interne o esterne poiché sono soggetti a portate che possono essere superiori a quella massima della pompa.
Il sovradimensionamento del filtro di ritorno è una pratica comune. Ciò consente la flessibilità di migliorare il grado di filtrazione senza creare una pressione differenziale eccessivamente elevata. I filtri sulla linea di ritorno filtrano l’olio che torna dall’impianto e servono per evitare che la contaminazione rientri nel serbatoio.
Filtri Offline
Alcuni OEM o gli utenti di un sistema idraulico o di lubrificazione installano un sistema di filtraggio off-line. Questo sistema è un sistema di filtraggio autonomo. Può essere facilmente collegato ad un serbatoio di sistema. Può essere dotato di un elemento filtrante molto fine per pulire l’olio fino a diversi codici ISO al di sotto della pulizia richiesta e può essere utilizzato anche per rimuovere l’acqua.
È possibile installare più filtri in serie per rimuovere l’acqua con un elemento e rimuovere le particelle sottili con il successivo o prolungare la durata dell’elemento con un approccio “step down” al grado di filtrazione. I sistemi di filtrazione offline mobili possono offrire lo stesso impatto e flessibilità dei filtri offline dedicati eseguendo allo stesso tempo molteplici attività.
Comunemente denominati carrelli filtro, possono essere dotati di raccordi a sgancio rapido e collegati a un serbatoio o contenitore per il condizionamento, utilizzati per filtrare i fluidi durante il trasferimento e utilizzati per filtrare l’olio durante il recupero. Il carrello filtrante dotato di due filtri in serie può avere un rapido impatto sulla pulizia del fluido e sul contenuto di acqua con l’applicazione degli elementi filtranti appropriati.
Possono anche essere dotati di monitor di particelle online che segnalano quando viene raggiunta la pulizia desiderata durante le applicazioni di lavaggio. I filtri offline fissi sono filtri che montati esternamente al sistema servono a mantenere sempre bassa la classe di contaminazione. Vengono montati spesso in combinazione con scambiatori di calore e hanno il vantaggio di garantire la massima efficienza perché vengono utilizzati a una portata fissa.
Filtri Aria
I filtri aria, chiamati di polmonazione (standardizzati a 3 micron), filtrano la contaminazione che potrebbe entrare attraverso il serbatoio dall’ambiente esterno. Non da ultimo, è bene ricordare che anche l'aria è un contaminante che potrebbe danneggiare il sistema.
I filtri aria trovano anche usi differenti come nel caso della lubrificazione. Lo Steno Compact è un filtro aria che trattiene le nebbie per garantire la sicurezza degli operatori. Sono filtri di polmonazione per il serbatoio, servono a evitare che la contaminazione dell’ambiente entri nel circuito quando il livello del serbatoio sale e scende.
Strategie di Fluid Care e Classe di Contaminazione
La strategia di fluid care da adottare ha uno stretto legame con la tipologia di sistema di filtrazione installato. Il punto di partenza, per garantire che il sistema di filtrazione sia adeguato, è determinare la più corretta classe di contaminazione per lo specifico impianto.
I diversi componenti che lo compongono sono, infatti, soggetti a classi di contaminazione diverse il cui valore specifico è generalmente indicato nell’apposito manuale di uso e manutenzione. La scelta dei filtri deve essere quindi eseguita in funzione della necessità di rientrare nella classe di contaminazione tollerata.
Successivamente il sistema deve essere equilibrato, per questa ragione solitamente si utilizza lo stesso grado di filtrazione in mandata e ritorno. È altresì possibile scegliere un grado di filtrazione più fine, sul ritorno in modo da alleggerire il lavoro del filtro in mandata. Ciò rappresenta spesso una scelta vantaggiosa dal punto di vista economico.
Manutenzione e Pulizia del Sistema di Filtrazione
Quando il cliente finale riscontra malfunzionamenti (es. rotture a pompe e valvole, surriscaldamenti etc..) o quando, dopo un’analisi, si rilevano classi di contaminazione non all’interno del range fissato per il sistema, allora è il momento di verificare lo stato del sistema di filtrazione.
Qualora non fosse possibile intervenire sul sistema esistente per abbassare i livelli di contaminazione possono essere impiegati dei filtri aggiuntivi offline e rientrare così nella classe di contaminazione richiesta. Questi sistemi aspirano l'olio dal serbatoio, lo ricondizionano per poi restituirlo, pulito, nello stesso serbatoio.
Prima di procedere con una pulizia straordinaria è sempre opportuno effettuare un’analisi dell’impianto e dell’olio per definire il livello e la tipologia di contaminazione. Questa operazione permette di procedere con il dimensionamento del sistema di filtrazione aggiuntivo: finezza di filtrazione, portata e tipologia.
Data la straordinarietà di questi interventi il noleggio di sistemi di filtrazione offline è divenuto una prassi comune. Il dimensionamento del sistema di filtrazione deve tenere conto di ciò al fine di garantire adeguate prestazioni.
In tutti i casi sopra indicati, va notato che ogni volta che l’elemento filtrante necessita di manutenzione, il sistema deve essere spento, l’elemento sostituito e il sistema riavviato. Un duplex presenta almeno due alloggiamenti dei filtri con una valvola di trasferimento che separa gli alloggiamenti. Il flusso può essere instradato attraverso un alloggiamento o entrambi a seconda della valvola. Quando uno dei filtri è completamente carico, l’operatore commuta la valvola per attivare il filtro di standby e quindi provvede alla manutenzione del filtro sporco. Hy-Pro DLF e DLFM sono in grado di gestire fluidi ad alto flusso e ad alta viscosità tipicamente utilizzati nelle applicazioni di lubrificazione.
Dimensionamento dei Filtri
I filtri sulla linea di ritorno devono essere dimensionati tenendo conto della portata massima sulla specifica linea durante l’intero ciclo della macchina; in particolare, nel caso di cilindri differenziali, la portata di ritorno potrebbe essere maggiore della portata della pompa.
I filtri sulla linea di ritorno possono essere installati sia in linea sia sulla parte superiore del serbatoio idraulico e devono essere selezionati tenendo conto della pressione di esercizio di questa parte dell’impianto.
Questi filtri sono spesso dotati di una valvola di by-pass per evitare pericolose contropressioni sulla linea di ritorno, causate dall’intasamento dell’elemento filtrante.
Come dimensionare quindi correttamente i filtri d’aria? La scelta della dimensione corretta dipende dal tipo di applicazione.
Indicatori di Intasamento
I filtri ad alta pressione e quelli di ritorno hanno un indicatore di intasamento che di solito è di tipo differenziale. Al fine di agevolare il manutentore sono stati messi a punto anche degli speciali indicatori di intasamento che sono da considerare come parte integrante dei sistemi di filtrazione.
Gli indicatori di intasamento possono essere di molte tipologie diverse e rendono possibile la manutenzione e sostituzione della cartuccia. A titolo di esempio possiamo fare riferimento al VFL, sensore smart in grado di indicare le ore rimanenti prima dell’intasamento.
Indicatori di intasamento: ottici, elettrici, elettronici.
Considerazioni sull'Efficienza Energetica
L’energia è sempre stata una risorsa importante in termini economici, ma ora viene considerata anche come un modo per preservare l’ambiente. Tutti i sistemi che usano filtri, siano per aria condizionata o per ventilazione o per sistemi idraulici o oleodinamici, sono soggetti a contaminazione con conseguente perdita di carico.
Se si desidera mantenere una portata costante del fluido, generalmente inteso, in presenza di intasamento, si deve ricorrere alla richiesta di maggiore potenza e quindi di consumo di energia. Se uno dei filtri in oleodinamica è contaminato, è più resistente al passaggio del fluido rispetto ad uno senza inquinante, si verifica un aumento della pressione in entrata (può essere monitorata molto bene attraverso gli strumenti) con conseguente diminuzione delle portate.
Il dispendio di energia aggiuntiva suggerirebbe la sostituire immediatamente il filtro sporco con costi per materiali e manodopera e la sostituzione deve avvenire a macchine ferme. In ogni caso, la caduta di pressione attraverso un filtro può essere stimata misurando quanto essa cambia tra il suo ingresso e l’uscita.
Proteggere il Sistema Idraulico per Risparmiare
Sapevate che, secondo gli standard ISO, sono sufficienti appena 500 mg di polvere ambientale, pari a una compressa di comune aspirina, per contaminare un barile da 208 litri di olio idraulico?
Nel primo caso, lo sporco, la polvere e l’umidità entrano dall’esterno del sistema attraverso sfiati dell’aria non efficienti oppure guarnizioni usurate dello stelo del cilindro durante il funzionamento o la manutenzione.
Dunque, che cosa fare per manutenere al meglio un impianto idraulico? Affidatevi a degli specialisti sia per la scelta, che per la sostituzione dei filtri: a seconda dell’impianto e del macchinario, esistono spesso più soluzioni… alcune sono efficienti, altre meno.
In ogni sistema oleodinamico, il fluido porta sempre con sé, seppur in misura minima,una contaminazione iniziale che tende ad aumentare durante il funzionamento. Altri filtri in oleodinamica possono essere montati sugli sfiati che filtrano l’aria di richiamo nel serbatoio quando l’olio viene reimmesso nel sistema. Un ulteriore modo per ridurre il rischio di contaminazione è quello di posizionare un filtro di ricircolo.
La vita dei filtri in oleodinamica, è influenzata da quanto è contaminato l’ambiente in cui è posto e dal grado di manutenzione che si esplica.
Filtro per olio idraulico, il vero alleato del risparmio.
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