Filtrazione dell'olio idraulico: una panoramica

Gli agenti contaminanti che entrano nei circuiti dei sistemi oleodinamici possono determinare notevoli guasti all’impianto. 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. Le particelle contaminanti inoltre, influiscono negativamente sul funzionamento di tutti i componenti dell’intero sistema e quindi, sulla sua efficienza complessiva.

In questa panoramica sulla filtrazione oleodinamica affronteremo con un tecnico specializzato le best practice in ambito mobile e quello industriale.

Abbiamo approfondito l'argomento con Helmut Egger, Product Manager Filtrazione HYDAC S.p.A, che nel testo a seguire ci porterà alla scoperta dell’Oil Cleanliness nei seguenti passaggi:

• Filtrazione e strategie di fluid care: esiste un legame?
• Quali sono i corretti requisiti da tener presente quando si opera in un sistema di filtrazione?
• Come capire quando è il momento di fare un intervento di pulizia ad hoc e come intervenire?
• Quando è il momento di effettuare una pulizia straordinaria e quali sono le modalità dell'intervento?
• Quali sono le principali differenze in termini di filtrazione nel settore industriale e in quello delle macchine mobili?
• Quali sono le principali categorie di filtri? Qual è la loro funzione?
  

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Filtrazione e strategie di fluid care: esiste un legame?

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. 
La strategia di fluid care da adottare ha uno stretto legame con la tipologia di sistema di filtrazione installato. Esistono infatti impianti con filtri dimensionati correttamente fin da subito, vale a dire il sistema è stato progettato ponendo attenzione alla cura del fluido, e quelli in cui, al contrario, tutto ciò non avviene, con conseguenti problemi di dimensionamento dei sistemi di filtrazione.
In questo secondo caso, quando si verificano eccessivi livelli di contaminazione, è necessario intervenire con un retrofit dell’intero impianto che consiste nella sostituzione dei filtri esistenti e/o nell’aggiunta di nuovi, dopo un’attenta analisi dell’intero sistema.

Le cause e i danni provocati dalla contaminazione del fluido idraulico sono state approfondite all'articolo "Fluido idraulico: guida ai tipi di contaminanti e ai danni correlati".

Quali sono i corretti requisiti da tener presente, quando si opera in un sistema di filtrazione?

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. Quando si sceglie il sistema di filtrazione il valore massimo della contaminazione che sarà concesso al sistema non dovrà mai attestarsi sopra al livello tollerato dal componente più sensibile dell'impianto.

La scelta dei filtri deve essere quindi eseguita in funzione della necessità di rientrare nella classe di contaminazione tollerata. A questa consapevolezza segue la definizione della tipologia di filtro da installare: filtro su ritorno, filtro in pressione, filtro offline oppure con una combinazione di due o tre di questi.

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. Ad esempio, si può utilizzare un filtro sul ritorno abbondantemente dimensionato da 5 micron e un filtro in mandata a 10 micron più piccolo e meno costoso.

Non da ultimo, è bene ricordare che anche l'aria è un contaminante che potrebbe danneggiare il sistema. I filtri aria, chiamati di polmonazione (standardizzati a 3 micron), filtrano la contaminazione che potrebbe entrare attraverso il serbatoio dall’ambiente esterno. Come dimensionare quindi correttamente i filtri d’aria?
La scelta della dimensione corretta dipende dal tipo di applicazione. Nel caso dei filtri d’aria per il dimensionamento non si considera infatti la classe di contaminazione ma le condizioni e il contesto in cui la macchina/impianto dovrà operare.

C’è infatti una sostanziale differenza nel dimensionamento tra i filtri destinati alle macchine mobili (per esempio gru, trattori, ed escavatori), utilizzati spesso in contesti con molta polvere, e quelli che invece verranno impiegati in un impianto industriale, in una macchina per lo stampaggio della plastica ad esempio.

Come capire quando è il momento di fare un intervento di pulizia ad hoc e come intervenire?

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. L’esperienza tecnica di HYDAC in ambito filtrazione ha portato a sviluppare sistemi in grado di affrontare qualsiasi tipologia di intervento sull’impianto.

Se i filtri installati a bordo macchina sono correttamente dimensionati e posizionati (su ritorno, mandata, etc..), essi possono contribuire ad allungare gli intervalli di manutenzione e garantire la pulizia dell’impianto nel lungo periodo.

Ovviamente per raggiungere questi target è fondamentale affidarsi a tecnici specializzati oltre che a una gamma prodotto di qualità. 

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. Spesso questi circuiti offline sono accompagnati anche da scambiatori di calore per tenere sotto controllo la temperatura dell’olio.

Un'ulteriore misura di intervento è rappresentata dalla possibilità di utilizzare una modalità di pulizia "straordinaria" con sistemi di filtrazione offline mobili.
Quindi, qualora l'utente o il manutentore riscontrassero guasti e malfunzionamenti è sempre il caso di verificare i livelli di contaminazione per definire quale tipologia di intervento attuare!

Quando è il momento di effettuare una pulizia "straordinaria" e quali sono le modalità di intervento?

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.
L'intervento può consistere nell'inserimento di un semplice filtro offline oppure, se si registra un'elevata presenza di acqua, nell'impiego di un sistema di dewatering in grado di abbattere anche la contaminazione solida. Parliamo, quindi, di filtrazione extra-ordinaria attuabile attraverso sistemi mobili come i carrelli di filtrazione smart che trova ulteriore impiego anche nel flussaggio e nel refill dei serbatoi. 

Data la straordinarietà di questi interventi il noleggio di sistemi di filtrazione offline è divenuto una prassi comune. Sono molti i nostri clienti che effettuano questo servizio con i nostri svariati sistemi di filtrazione mobile. 

Quali sono le principali differenze in termini di filtrazione nel settore industriale e in quello delle macchine mobili?

La prima differenza, quella più generale, è che nel settore industriale le ore di lavoro annue degli impianti sono molto più elevate rispetto a quelle di un mezzo mobile. 

Il dimensionamento del sistema di filtrazione deve tenere conto di ciò al fine di garantire adeguate prestazioni. Per esempio, nell’ambito specifico dell’energia, che deve assicurare  elevati standard di sicurezza, è richiesta una lunga durata della cartuccia, quindi si tende a sovra-dimensionare il filtro in modo che duri di più e non necessiti di frequenti interventi di manutenzione. Sempre per il campo dell’energia sono stati sviluppati dei setti filtranti speciali che eliminano le scariche elettrostatiche per evitare danni al fluido e ai filtri. Per approfondire le soluzioni e le diverse tipologie di setti filtranti per il settore dell’energia e non solo segui il corso dedicato sulla piattaforma di formazione HYDAC Academy! 

Una delle caratteristiche principali del settore macchine mobili, invece, è la partenza a freddo. Non è raro che un veicolo stazioni all’aperto, al freddo, e ciò comporta un aumento della viscosità dell'olio.

I filtri quindi sono progettati per sopperire a questa problematica per evitare una danni e guasti all’intero sistema. Nel settore industriale, dove gli impianti sono al chiuso e meno soggetti a sbalzi termici, si risente meno di questo fattore.

In ogni caso, il sistema di filtrazione, a prescindere dal settore, va sempre scelto in  base alla specifica applicazione a cui è destinato: ad esempio in una piattaforma aerea mobile il sistema è soggetto a minori sollecitazioni mentre un escavatore che svolge un lavoro più gravoso nei cantieri necessita di un sistema molto più complesso. Nei cantieri si riscontra, inoltre, una problematica di contaminazione ambientale legata alle polveri per un lungo periodo di tempo.

Quali sono le principali categorie di filtri? Qual è la loro funzione?

Come abbiamo visto oltre a definire grado di filtrazione, portata, pressione necessari all'impianto è opportuno considerare l'applicazione e quando, invece, l'impianto è già avviato tenere sotto controllo i livelli di contaminazione. Ma le tipologie di filtro impiegabili sono diverse, ecco le principali:

• Filtri in pressione, si posizionano dopo la pompa principale e servono per filtrare l’olio che verrà distribuito nell'impianto e, quindi, garantirne la pulizia.
• Filtri su ritorno: filtrano l’olio che torna dall’impianto e servono per evitare che la contaminazione rientri nel serbatoio. La novità HYDAC in questo campo è rappresentato dal nuovissimo TRU in grado di eliminare non solamente la presenza di aria nell’olio idraulico, come i consolidati filtri RFB, ma anche l’acqua che ne è disciolta.
• Filtri aria: 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.
  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. Un'altra tipologia è il filtro aria con silical gel che trattiene l’umidità e impedisce il rientro all’interno del circuito; trova particolare impiego nei riduttori delle turbine eoliche.
• 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. La serie di inline - offline filter NF di HYDAC si adatta alle svariate applicazioni con ottime rese di filtrazione.
• Carrelli di filtrazione: sono sistemi di filtrazione che, personalizzati in base alle richieste del cliente, svolgono la funzione di sola filtrazione, di filtrazione con contatore di particelle (che permette di svolgere un’analisi contemporanea sullo stato dell’olio), filtrazione ed eliminazione dell’acqua con sensori oppure una combinazione di queste funzioni. 
• Infine, i filtri in aspirazione: sono filtri di sicurezza che, posizionati all'interno del serbatoio prima della pompa, evitano l'ingresso di particelle grossolane all’interno della stessa.

L'expertise di HYDAC ha portato, inoltre, a ottimizzare le performance delle diverse tipologie di cartucce per le varie applicazioni e per ridurre gli interventi di manutenzione. 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. Vediamo di seguito in sintesi quelle disponibili nell’offerta HYDAC: 

• Cartucce: HYDAC ha ampliato la gamma delle cartucce Optimicron con le speciali Stat-free in grado di eliminare le cariche elettrostatiche, con le Pulse capaci di resistere ad elevate pulsazioni, con elementi in fibra di metallo, con le Mobili-micron pensate appositamente per macchine mobili come trattori, gru, scavatrici, e molte altre ancora...
• Indicatori di intasamento: ottici, elettrici, elettronici. I più avanzati sono i sensori smart, in grado di gestire ed elaborare i dati misurati, in modo da consentire funzioni di diagnosi e monitoraggio del mezzo.

In conclusione, ringraziamo Helmut Egger per averci presentato una panoramica sulla filtrazione oleodinamica. Per approfondire le soluzioni e i sistemi di filtrazione accedi alla piattaforma di formazione HYDAC Academy e segui i corsi curati dai nostri tecnici ed esperti!

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