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Bajo presión: Filtración de flujo cíclico

Qué esperar de las nuevas pruebas ISO 23369

Un nuevo estándar para la filtración de fluidos hidráulicos puede vislumbrarse en el plazo inmediato, y aunque lleva años en desarrollo, está bastante atrasado.

Cualquiera que utilice equipos hidráulicos en el campo sabe que las condiciones reales y las condiciones del banco de pruebas son totalmente diferentes. El mundo real tiene suciedad. El mundo real tiene estrés. Variables. Las condiciones del mundo real son más difíciles, si no imposibles, de controlar, mientras que las situaciones de prueba están hechas para ser controladas.

Los sistemas hidráulicos se prueban en condiciones reales antes de comercializarse. Lo mismo ocurre con la filtración de fluidos que protege los sistemas hidráulicos (y de lubricación). Esta es la razón por la cual el estándar de prueba de filtración debe reflejar esas condiciones lo más fielmente posible. Los estándares de prueba actuales simplemente no están a la altura. Afortunadamente, la industria y la Organización Internacional de Normalización (ISO) han tomado nota. Con la probable aprobación de ISO 23369 (para reemplazar a ISO 16889) el cuarto trimestre de este año, la filtración de paso múltiple de lubricantes y fluidos hidráulicos finalmente se mantendrá en un estándar que aplica condiciones de flujo cíclico más similares a las que experimentan los equipos hidráulicos en aplicaciones de situaciones reales.

La filtración eficiente es vital para cualquier sistema

La operación eficiente de los sistemas hidráulicos requiere un mantenimiento diligente, incluida una filtración rigurosa y eficiente. Sin embargo, el estándar actual para pruebas hidráulicas y de lubricante, ISO 16889, no considera el desempeño del filtro en situaciones reales.

Operando en el campo, un filtro de fluido hidráulico normalmente no está sujeto al flujo de estado estable utilizado en la prueba ISO 16889 actual, sino a diversos grados de flujo cíclico. Cuando se somete a pruebas más estrictas y condiciones de flujo cíclico variables como las que requeriría la ISO 23369 propuesta, se ha demostrado que las capacidades de eficiencia y capacidad de un elemento se ven desafiadas en un grado mayor.

“Por eso es importante observar el desempeño de filtración de un filtro en condiciones de flujo cíclico. Este nuevo estándar afectará a todos, desde el usuario final que ahora puede estar más seguro de que su sistema está protegido, hasta el ingeniero que diseña equipos hidráulicos que ahora puede comprar filtración que proporcionará resultados precisos para investigación y desarrollo”.

Uldis Kreslins, gerente de productos hidráulicos de Donaldson Company

La creación de un nuevo estándar no es para desacreditar el estándar actual; es una cuestión del cambio de los tiempos y la tecnología. La industria simplemente tiene mayor capacidad de realizar pruebas aplicables para productos de filtración que hace diez años. ISO 23369 ha estado en marcha al menos desde 2011, y la tecnología finalmente se puso al día para que la industria pueda implementarlo.

ISO 16889, el estándar industrial actual para filtros hidráulicos y de lubricación, de hecho cumple su propósito: detallar el diseño y construcción de bancos de prueba, aplicaciones de contaminantes y procedimientos usados durante la prueba de productos de filtración. Es una prueba simple que se puede repetir fácilmente para obtener resultados precisos, usando un caudal constante y polvo de prueba "medio" inyectado continuamente en el depósito del filtro. Pero de todas las pruebas posibles para la eficacia del filtro hidráulico, esta es la más alejada de la aplicación en situaciones reales y no examina en forma precisa cómo la fluctuación del caudal puede alterar el desempeño del filtro.

Prueba de paso múltiple ISO16889

“El problema principal con el estándar actual es que estamos diseñando equipos para filtros que pueden contener una cierta cantidad de contaminantes”, dice Kreslins. “Pero en realidad, esos filtros pueden contener mucho menos contaminante de lo que mostraron en las pruebas de laboratorio, porque las tasas de flujo variables en el uso real en el campo significan que el contaminante atrapado por el filtro puede liberarse debido a una serie de factores. Los pliegues de las medias, el material de respaldo o cualquier otra estructura o soporte del filtro puede tener un desempeño inferior bajo estrés”.

“En teoría, el nuevo estándar hará que las especificaciones de los filtros sean más precisas; y, a su vez, los equipos operarán de manera más eficiente”.

ISO 23369 en la práctica

El comité ISO incluye miembros de la mayoría de los principales fabricantes de filtración de aceite y lubricantes, incluido Donaldson, lo que es uno de los principales motivos por los cuales se reconoce la necesidad de realizar pruebas adicionales. Ningún fabricante quiere ser acusado de fabricar filtros que parezcan menos eficientes de lo anunciado, que es lo que sucede con los filtros aprobados actuales bajo presión.

ISO desarrolló este procedimiento de prueba de paso múltiple de flujo cíclico para filtros hidráulicos con el fin de complementar la prueba de flujo de estado estable básica de ISO 16889 para elementos de filtro que se espera que se utilicen en entornos de flujo cíclico. Usando un estudio de la industria y un procedimiento de pruebas interlaboratorio, las directrices 16889 recomiendan un ciclo de caudal más estricto (0,1 Hz), aunque también señala que si se esperan tasas de ciclo mucho más altas en el servicio real, "la prueba debe llevarse a cabo con esa frecuencia para producir resultados más significativos”. Sin embargo, solo se reconocerán los valores resultantes de las pruebas en el 0,1.

Las pruebas de paso múltiple que utilizan caudal cíclico requieren que los operadores elijan una relación cíclica de cambio de corriente, normalmente entre dos a uno o cuatro a uno. Estas proporciones se mantendrán constantes durante toda la prueba y ofrecerán un enfoque más cercano a los resultados de desempeño del filtro de en situaciones reales al mostrar la descamación o desprendimiento de partículas de los filtros que se prueban durante los cambios actuales en el fluido de prueba. El nuevo estándar sugiere que los caudales (medidos en litros por minuto) cambien cada cinco segundos en una relación de cuatro a uno.

De la misma importancia, la prueba requiere polvo fino (menos de 1 micra) frente al polvo medio (5 micras o más) exigido por la norma ISO 16889. Los cambios de cinco segundos y las tasas variables implican que es posible que se puedan registrar el doble de datos, aunque los datos se promedian en lugar de ser exactos.

Entonces, ¿qué significa un nuevo estándar para usted?

“Todos los que usan filtración dependen de esa filtración para proteger sus costosos equipos”, afirma Kreslins. “Y deben ser capaces de confiar de manera indiscutible en esa filtración para minimizar el tiempo de inactividad y los costos inesperados. Nuestros estándares internacionales están establecidos para garantizar un cierto nivel de calidad y desempeño. Debido a eso, nuestros estándares deben evaluarse constantemente para mantenerse al nivel de la tecnología actual y del uso del equipo”.

Para los usuarios finales y los fabricantes de equipos, el beneficio principal de este nuevo estándar, aparte del beneficio evidente de una filtración más eficiente y confiable, es la minimización de problemas inesperados. Ya sea para el diseño de equipos o para la aplicación real, la compra de un filtro incluye cierta confianza que proviene de la certificación en la etiqueta. Un filtro debe ser confiable cuando se trata de la captura y retención de contaminantes. Si no puede capturar contaminantes de un tamaño específico con una eficiencia específica, no se puede confiar en él. Pero la capacidad de retención tiene al menos la misma importancia. Si el filtro está limpiando el fluido de manera efectiva pero no tiene dónde colocar los contaminantes, irónicamente puede terminar convirtiéndose en una fuente dañina de contaminación en un sistema hidráulico.

Lo que nos lleva de regreso al flujo cíclico. En las pruebas de laboratorio actuales, el caudal es constante, sin tener en cuenta que el equipo en funcionamiento puede enviar fluido a través de un filtro a tasas variables. Si no está equipado para manejar estas tasas variables, el filtro se vuelve menos eficiente y su capacidad puede reducirse. Si un usuario espera una capacidad de contaminación de 100 gramos (por ejemplo), el filtro debe cumplir con esto.

“En pocas palabras, hay filtros actualmente en el mercado que cumplen con el estándar actual en todas las formas posibles”, señala Kreslins. “El estándar simplemente no es lo bastante adecuado, por lo que están ocurriendo fallas inesperadas. Con frecuencia no se debe al filtro, sino que simplemente se está adoptando un estándar que lo hace parecer más eficiente de lo que es”.

Si se aprueba, ISO 23369 contribuirá en gran medida a garantizar a los usuarios que recibirán el nivel de desempeño que esperan de sus filtros hidráulicos y de aceite, si se mantienen las mismas condiciones.

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*Este artículo fue publicado originalmente en Hydraulics & Pneumatics.

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