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Para
un mejor entendimiento de las normas se requiere una breve
explicación de las técnicas de filtrado. En
los sistemas hidráulicos existe una estrecha relación
entre las aplicaciones de los filtros y su mantenimiento.
Esta demostrado por organizaciones y empresas de prestigio
internacional, que más de un 80 % de las averías
en los sistemas hidráulicos y de lubricación
están producidas por la contaminación. Para
prevenir la contaminación de los sistemas hidráulicos
y alcanzar los niveles de limpieza requeridos los filtros
son imprescindibles.
La
contaminación podríamos dividirla en cuatro
categorías:
- La
contaminación "añadida", creada
durante la fabricación y el montaje del sistema (żcuál
es el nivel de limpieza en el momento del montaje?).
- Contaminación
"ingerida" penetra dentro del sistema, por un
mal funcionamiento o ausencia de filtros de aire, (filtros
no adecuados), estanqueidad defectuosa en los depósitos,
vástagos de los cilindros rayados, pueden ser la
causa de una contaminación no deseada dentro del
sistema.
- La
contaminación "generada" por deterioro
ó desgaste, de los propios elementos del sistema.
- La
contaminación, presente sin más en el aceite
nuevo, durante el llenado del sistema. Un aceite "nuevo"
no tiene ninguna garantía de que este limpio.
Un
dato importante es el efecto catalítico que pude ocurrir
por la presencia de una combinación de ciertos elementos
químicos en la contaminación. Este efecto puede
incrementarse exponencialmente por la presencia de agua en
el fluido del sistema.
En
general podríamos establecer, que la contaminación
genera contaminación. Para parar este fenómeno,
la aplicación de filtros en sistemas hidráulicos
es inevitable.
Si
los filtros se fabrican con malla de alambre trenzada, el
tamaño del poro está siempre definido por la
geometría del trenzado. Cuanto más pequeño
sea el tamaño del poro se usará alambre más
fino, mientras pueda ser trenzado. Este tipo de malla de alambre,
sin embargo, es muy cara y de difícil limpieza. Usando
el mejor sistema de limpieza que podamos imaginar nunca llegaremos
ha recuperar mas del 70 % de la superficie colmatada en cada
una de las limpiezas (con la segunda limpieza del filtro,
recuperaremos solamente el 40 % de la superficie total del
filtro) Por esta razón se da preferencia ha sustituir
la malla de alambre por materiales de fibra inorgánica,
para fabricar filtros más finos.
Los
materiales de fibra son más baratos y de mayor disponibilidad.
En el pasado, los materiales basados en las fibras de celulosa
eran los preferidos, pero hoy en día las fibras de
vidrio son las usadas normalmente para fabricar medios filtrantes.
Fibras regulares llevan a resultados más estables.
Además las fibras de vidrio tienen diámetros
más pequeños, permitiendo la producción
de materiales filtrantes con una talla de porosidad más
pequeña y una estructura más abierta. El tamaño
de la porosidad no es medible en contraste con la malla de
alambre. La geometría de estos tipos de materiales
de fibra no está definida inequívocamente. Debido
al grosor del material se crea una estructura 3D con cierto
fondo, de modo que influye en el tamaño del poro. Por
consiguiente estamos hablando de filtración en profundidad.
Para
obtener información técnica y numérica
de materiales filtrantes de fibra, es necesario realizar un
test de estos materiales, preferentemente de acuerdo con los
procedimientos estándares. Solamente por los resultados
del test los materiales pueden ser comparados adecuadamente.
En el pasado se han testado medios filtrantes de fabricantes
de filtros de reconocida solvencia técnica, que en
sus catálogos decían que era de una eficacia
de filtración y los resultados de acuerdo con el multi-pass
test daban unas eficacias muy distintas
El
test más importante es el multi-pass test, descrito
en ISO 4572. El título es: Método Multi Pass
para evaluar eficacia de filtración.(Fig. 1)
Figura
1
En
este test el elemento filtrante está montado dentro
de un filtro de prueba. Este filtro se monta en un circuito
cerrado. Él deposito se llena con aceite limpio, se
prefija por medios con los que cuenta el banco donde se realiza
la prueba, caudal, temperatura (para la viscosidad), perdida
de carga inicial en el filtro, presión de trabajo y
presión máxima.
En
un segundo deposito se prepara aceite contaminado. Partimos
de un deposito con aceite limpio donde se inyecta una determinada
cantidad (peso) de polvo, resultando un aceite contaminado
con una concentración de sólidos determinada.
Empieza el test, un caudal constante de aceite contaminado
se pasa al deposito del circuito cerrado donde estamos haciendo
la prueba. De esta manera da comienzo la prueba de filtro.
Durante la prueba monitorizamos continuamente la caída
de presión en el filtro de prueba. Con contadores de
partículas – basados en sensores láser –antes
y después del filtro de prueba, contamos el número
y tamaño de las partículas en el fluido Lógicamente
las partículas que el filtro no retiene pasan una y
otra vez por él. Este test es conocido como el multi-pass
test. Obviamente es una prueba destructiva.
Debido
a la continua inyección de fluido contaminado, la caída
de presión sobre el elemento filtrante, se incrementará
hasta una presión diferencial determinada, definida
como presión diferencial final. Cuando alcanza esta
presión final, el test ha concluido.
El
recuento de partículas aguas arriba y aguas abajo del
filtro de prueba, nos da información acerca del tamaño
de la porosidad del material filtrante. Asimismo el llamado
b -ratio (ratio de filtrado) puede ser calculado.(Fig.
2).
Figura
2
La
información de la pérdida de presión,
recogida durante todo el test, puede ser usada para dibujar
la curva de pérdida de presión. Conociendo la
duración del test, es posible calcular la cantidad
inyectada de polvo de test. Este valor es conocido como capacidad
de retención de suciedad del elemento filtrante.
Ahora
el material filtrante está especificado con información
técnica y es comparable con otros materiales.
En
estrecha relación con lo anterior deberíamos
mencionar las normas ISO 4406 y 4402.
En
la ISO 4406 los códigos se asignan a un determinado
número de partículas de contaminación,
a través de las cuales se expresa la limpieza del fluido
en códigos.
La
ISO 4402 concierne a la calibración de los contadores
automáticos de partículas. La calibración,
de acuerdo con la norma existente, está basada en el
test de polvo del desierto ACFTD, así pues, está
pasada de moda. Ahora para la calibración de contadores
de partículas se recomienda usar muestras calibradas,
las cuales están certificadas por el NIST (Instituto
Nacional para Estándares y Tecnología – USA).
Este método prueba ser más exacto y de mejor
reproducción que el método con ACFTD.
Como
consecuencia de la nueva calibración las partículas
se miden a diferente escala.
De
acuerdo a la norma actual la limpieza se determina fijando
el número de partículas en > 5µm y > 15
µm. Actualmente de forma transitoria, aceptada por la mayoría
de los fabricantes y usuarios de sistemas hidráulicos
y contemplada en la actual norma ISO 4406, se tienen en cuenta
también el número de partículas >
2µm.
De
acuerdo con las propuestas a la nueva norma y como consecuencia
del cambio de método de calibración de los contadores,
se fija o determina el número de partículas
respectivamente en >4µm, >6µm y >14µm.
|
Código
nş
|
Nş.
partículas, desde.
|
..hasta;
incluyendo
|
 |
|
21
|
1000000
|
2000000
|
|
20
|
500000
|
1000000
|
|
19
|
250000
|
500000
|
|
18
|
130000
|
250000
|
|
17
|
64000
|
130000
|
|
16
|
32000
|
64000
|
|
15
|
16000
|
32000
|
|
14
|
8000
|
16000
|
|
13
|
4000
|
8000
|
|
12
|
2000
|
4000
|
|
11
|
1000
|
2000
|
|
10
|
500
|
1000
|
|
9
|
250
|
500
|
|
8
|
130
|
250
|
|
7
|
64
|
130
|
|
6
|
32
|
64
|
|
5
|
16
|
32
|
|
4
|
8
|
16
|
|
3
|
4
|
8
|
|
2
|
2
|
4
|
|
1
|
1
|
2
|
Figura
3: Clases de contaminación según la norma ISO
4406
Deliberadamente
se ha optado por este enfoque, para asegurar que el resultado
(expresado en el código de limpieza de acuerdo con
el ISO 4406, ejemplo 19/17/13) cuando se use la "nueva" norma
será igual al resultado de la "vieja"norma.
El usuario acostumbrado con esta forma de determinar el nivel
de limpieza de sus aceites, no necesita "cambiar"
a otros valores. (Fig. 3)
Puesto
que la discutida norma ISO ha cambiado drásticamente,
se han elegido nuevos números. La nueva norma para
el test multi pass (ISO 4572) será ISO 16889.
Algunos
aspectos de la nueva norma propuesta son:
- El
recuento de partículas será realizado en más
niveles.
- Fijar
con más detalle la capacidad de retención
de suciedad.
- Se
informará del valor ß para varios valores en
micras.
- Se
harán más recomendaciones detalladas para
prevenir la influencia de la carga estática.
La
nueva norma para la calibración de los contadores de
partículas (ISO 4402) será el ISO 11171. Algunas
características de estos cambios son:
- Los
contadores automáticos de partículas serán
calibrados usando muestras de calibración con certificado
NIST.
- La
información estática será especificada.
- Las
técnicas analíticas y el proceso de información
serán especificados.
Proveyendo
nuevos números para las normas mencionadas, se hace
una clara distinción entre la norma antigua y la nueva.
Para los códigos de limpieza de acuerdo con la norma
ISO 4406 se ha decidido mantener los mismos, porque los resultados
de acuerdo con esta norma, son comparables a los resultados
de la norma que la sustituye. De hecho, para diferenciar a
la nueva, se le va añadir los dígitos correspondientes
al año de edición, a los de la norma ISO (ISO4406-2000).
Puesto
que el mencionado test de polvo (tanto el viejo ACFTD así
como del nuevo ISO-MTD) consiste en arena, no será
posible medir los efectos de prefiltración magnética
en el test normalizado. Por esta razón los tests son
realizados con una mezcla de 80% ISO-MTD y 20% de partículas
férricas, siendo representativos en la práctica
en la mayoría de los casos.(Fig. 4)
Figura
4
Con
esta mezcla la prefiltración magnética (el imán)
demuestra con claridad que lleva a cabo su misión y
toma partículas de hierro para su recuento. Consecuentemente
los resultados del test en una prueba dan una vida del elemento
más larga de un 22% y un aumento de la capacidad de
retención de suciedad en un 25%. Las partículas
atrapadas por la columna magnética abren camino a otras
partículas sucias en el medio filtrante, como resultado
del cual el incremento de la capacidad de retención
de suciedad puede ser entendido. Un estudio más detallado
prueba que la contaminación en la columna magnética
no solamente es férrica, si no que consiste de alguna
manera en materia no-magnética.
Para especificar
filtros con elementos de fibra, es necesario llevar a cabo
pruebas. La norma ISO empleada será cambiada drásticamente,
debido a las nuevas posibilidades técnicas y al renovado
polvo de test. El cambio en la norma para el test multi-pass
test, nos facilitará mas información técnica.
Esto conlleva a una mejora en la fabricación de los
productos, reduciendo fallos en el sistema. Se medirán
mejores actuaciones con un ratio de filtración más
estable, reduciendo pérdida de presión, y también
mayor capacidad de retención de contaminación
en peso, obviamente alargaremos la vida del elemento
Gracias
a la nueva norma se informará de un valor ß de
2, 10, 75, 100, 200 y 1000, impidiendo cualquier disquisición.
Un valor ß individual no era representativo. Ahora se
puede dibujar una línea en el gráfico e interpretar
la efectividad.
Las
especificaciones de los códigos de limpieza (ej. 19/17/13)
del fluido hidráulico no serán cambiados como
resultado del cambio de la norma. Así pues, ninguna
patente se romperá. La adquisición de información
histórica es directamente comparable con la información
nueva. (Fig. 5)
Figura
5
La
eficiencia de los filtros magnéticos, no puede ser
medida ni por la norma existente ni por la sustituida, puesto
que la norma está basada en el test de polvo, el cual
no contiene partículas magnéticas sensitivas.
Sin embargo en el caso de que un test sea añadido polvo
especial, prueba que la prefiltración magnética
incrementará considerablemente la duración de
los filtros.
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