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¿Qué define la eficiencia del filtro dinámico o
“Dynamic Filter Efficiency?”
Probablemente ya ha de saber algo sobre “Dynamic Filter Efficiency” (DFE).
Si acaso no esté informado, prepárese a descubrir una evolución de
análisis y desarrollo del filtro. Hasta ahora, el análisis de estado
constante ha sido el único método disponible de multitraspaso para
usuarios y fabricantes en la tarea para evaluar la potencia del filtro.
ISO16889, que es la última corriente para dicho análisis, se adoptó en
diciembre de 1999 como un adelantamiento sobre su predecesor ISO4572.
Larson Testing Laboratories de Fishers, Indiana inició el avance de DFE
en 1997 para mejorar la potencia y eficiencia en el desarrollo de
elemento de filtro por Hy-Pro Corporation. Esta investigación comenzó
después de que una empresa de válvulas de “servo” experimentó fallas de
contaminación con el producto de un competidor. Incluso, DFE le
llamó la atención a un OEM de equipo móvil que proclamaba haber visto el
mismo fenómeno de “descarga” en su laboratorio pero sin poder
explicarlo. Entre los grupos interesados están varias agencies del
gobierno estadounidense y de los servicios militares. El análisis de DFE
está revolucionando el análisis del filtro de multitraspaso, agregándose
a los avances en la potencia del filtro. Después de darse a luz en 1999,
DFE se ha propuesto tanto al comité de la NFPA como a la SAE como una
nueva convención para el análisis de multitraspaso.
Para poder comprender a DFE, primero debemos
repasar las características básicas de dicho análisis. El análisis
consiste de un circuito hidráulico cerrado donde el líquido se circula a
través de un filtro mientras que una cantidad medida de contaminante es
gradualmente introducido al sistema. El líquido pasa repetidamente por
el sistema y el nivel de contaminante se mide tanto río arriba como río
abajo con respecto a la colocación del filtro para determinar la
eficiencia de separación de partícula y la cantidad de partícula
retenida por el filtro.
ISO16889 especifica que los elementos del
filtro se probarán en un solo flujo de velocidad durante toda la
duración del análisis. Entonces la pregunta queda en, ¿Cuántos filtros
funcionan dentro de un ambiente tan ideal? ¡Muy pocos! DFE llena el
hueco entre la simulación ideal de laboratorio y las verdaderas
condiciones de operación mediante la circulación del flujo de velocidad
de arriba abajo entre dos válvulas de flujo durante toda la
investigación. De este modo, DFE combina los conceptos de análisis de
fatiga de flujo y multitraspaso para realmente demostrar las funciones
vitales de un filtro en un verdadero sistema. Además, se agrega el
análisis de vibración. (Este, es otra característica del análisis de DFE
que no se ha tomado en cuenta en los en los últimos métodos de análisis
de multitraspaso.) Cada sistema hidráulico se somete a una vibración
generada ya sea por la bomba en forma de presión pulsante o por
animación y movimiento de equipo. La vibración puede causar efectos
adversos en la potencia del filtro, ante todo, si alguna de las
frecuencias dentro del sistema coincide con la harmónica del filtro. Si
esto llega a ocurrir, el componente
agitado puede resonar y descargar la mayoría del contaminante
previamente recogido.
El procedimiento del análisis de DFE vigila las
características de vibración del filtro durante todo el ciclo vital de
cada análisis para asegurar que el componente no opere a una frecuencia
harmónica transversal al desempeño de dicho proyecto.
Análisis
Se realizaron una serie de estudios sobre
componentes de diferentes fabricantes para comparar la potencia entre
ISO16889 y DFE. ¡Los resultados fueron sorprendentes! Los filtros
desarrollados y analizados bajo las condiciones corrientes de ISO no
rendían la misma potencia cuando fueron sometidos al análisis de DFE
(los detalles de análisis se dan en la tabla de abajo). Según el
fabricante, se dieron distintos fenómenos así como el descargo,
disolución y reducción de capacidad. |
a. Descarga. Cuando el flujo se cicló hacia
arriba y abajo entre 15gpm a 30gpm hubo una tendencia en que los
componentes descargan partículas durante el período de transición
soltando nubes de contaminación río abajo en relación con el filtro.
Poco después de un cambio de flujo la limpieza del líquido se
estabilizaba, sin embargo se daban notables disminuciones de eficiencia
(eficiencia dinámica). El descargo fue mayor cuando se incrementaba el
flujo de15gpm a 30gpm, pero también se daba cuando se reducía el flujo
de 30gpm a 15gpm (véase figura 2). Estas nubes de contaminación pueden
causar un cambio de nivel de limpieza a condiciones inaceptables, fuera
de los niveles sugeridos por los fabricantes para minimizar fallas de
componente. De manera típica, las nubes consistían de muy altos niveles
de sedimentación con partículas de mayor tamaño que nunca hubieran
traspasado durante las condiciones de estado constante de ISO16889. El
fenómeno de descargo se puede atribuir a una combinación de
circunstancias. La compresión-relajamiento del filtro relacionado a las
variadas velocidades de flujo podrían causar cambios
en la fibra de la matriz del “media” relacionado ya sea con la
estructura interna de apoyo del “media” o con la estructura de apoyo de
substrato y pliegue que es indispensable para la potencia del filtro.
También se
cuenta con el diseño de componente relacionado con cuenta de pliegue,
espaciosidad de pliegue y altura de pliegue.
b. Disolución de “Media”. Algunos de los
componentes de análisis demostraron problemas de integridad cuando se
desafiaban simultáneamente con cíclicos flujos de velocidad y con
contaminación.
A medida que progresaba el análisis, no solo se notó una disminución de
eficiencia en las secuencias de cambio de flujo, pero algunos
componentes también demostraban una constante decadencia de conjunto en
la eficiencia de filtro (véase figura 3). El componente ilustrado en la
figura 3 fue fiel a su clasificación de B10[c] = 200 (99.5% eficiencia
de separación) a una limpia baja de presión de 2psid, sin embargo a
34psid y después de varios cambios de flujo, el mismo componente contaba
con una filtración proporcional de B10[c] = 7 (85.8% eficiencia de
separación). El resultado alarmante fue que un filtro que comienza
proveyendo un nivel de limpieza aceptable, se transforma en un filtro
inferior cuando el sistema le impone condiciones verdaderas (del mundo
real). (Los análisis de DFE nos brinde la oportunidad para estudiar las
representaciones gráficas de la potencia del filtro sin distorsionarse
por los promedios de peso temporal (time-weighted).
c. Capacidad reducida. Al analizar la capacidad
de polvo de los componentes estudiados, algunos demostraron una
reducción de capacidad cuando se sometían a las últimas corrientes de
criterio de DFE. Los componentes del estudio demostraron que la
capacidad de polvo al usar el análisis de ISO16889 fue de 32 gramos y la
capacidad de polvo al usar el análisis DFE sobre semejantes componentes
del estudio fue de 26 gramos. Aproximadamente, una reducción de 23%. (véase
tabla 2)
d. Resumen de potencia. Se presentaron una
variedad de características durante la comparación entre DFE y ISO16889
que incluyen fluctuantes eficiencias (dinámicas), eficiencias inferiores
de agregado/peso-temporal, nubes de contaminación y desintegración de
“media”. A lo largo del análisis un hecho no se podía negar, la potencia
de cada componente estudiado empeoraba cuando se empleaba el Método de
DFE, esto en comparación con ISO16889.
Tabla de observaciones resumidas.
El análisis del componente en DFE expresó un
promedio menor de eficiencia para toda alta y baja secuencia de flujo,
que en realidad caían debajo de la clasificación de componente del
fabricante. El componente de DFE fue menos eficiente cuando sufría
secuencias de cambio de flujo.
El líquido DFE demostraba altos niveles de contaminación de líquido para
los criterios de limpieza en cualquier secuencia, y se contaminaba más
durante los cambios de flujo. El componente estudiado tuvo una capacidad
reducida contra el análisis de estado constante.
Este reciente descubrimiento de filtración
reitera el hecho de que no todos los filtros son iguales. Muchas veces
motivados por reducciones de costo, los usuarios aceptan contratos
suministrados de integración, comprometidos cada año a reducciones de
precio (hard cost) sin saber específicamente cómo van a lograr tal
objeto. Por ejemplo, cuando se hace postura a una lista de componentes y
varios proveedores entregan
cotizaciones podría parecerse una oportunidad para ahorrar (hard cost)
al basarse al precio. Sin embargo, si se ahorra el 10% en componentes de
repuesto a precio de unidad, pero sólo duran la mitad del tiempo, ¿dónde
se ahorra? La filtración es un compromiso y el verdadero costo de la
filtración no queda necesariamente en el precio del filtro. Si la
duración de funcionamiento es afectada esto se asocia con frecuentes
trabajos de mantenimiento para el componente, que requiere más
componentes y menos horas de producción. Al compás con las frecuentes
labores de mantenimiento, ocurren paros y más tiempo sin el equipo.
Incluso, si la eficiencia del filtro se sacrifica a causa de cuestiones
de integridad, surge una mayor posibilidad de contaminación relacionada
con fallas de componente. Estas cuestiones de costo de mantenimiento
(soft cost issues) pueden ser difíciles de medir, pero son factores
importantes al tomar
en cuenta la duración productiva del componente. ¿Qué se gana con
ahorrar unos cuantos dólares en la inversión de un componente inferior
cuando podría resultar en costosas reparaciones o repuestos o tiempo sin
producción? A pesar de la idea popular, los filtros hidráulicos y
lúbricos de alta potencia no son partidos de mercancía (commodity
items). Con la presencia cada vez más notable de más fabricantes
domésticos y extranjeros de filtro dentro del mercado norteamericano y
una tendencia hacia componentes sintéticos desechables por la
incineración, la potencia de las características de los filtros en
verdaderas condiciones de empleo sólo puede definirse por medio del
análisis DFE. A fin de cuentas, los filtros que no se analizan de
acuerdo al criterio de DFE no podrán rendir su potencia estimada ni
mantener el esperado mínimo sistema de limpieza constantemente necesario.
Cuando un fabricante de válvula o de bomba especifica un nivel de
limpieza para el líquido, se sobreentiende que es para todas horas de
funcionamiento y no sólo para una mayoría de horas. El análisis de DFE
afecta a todo mundo que tenga algún lazo con un filtro hidráulico o
lúbrico. Para mayores informes sobre el análisis Dynamic Filter
Efficiency comuníquese con Larson Testing Laboratories o Hy-Pro
Corporation (fabricante de filtro)
Figura 1. ISO16889 Curva de eficiencia de estado
constante.
Figura 2. DFE Curva de eficiencia que representa el
descargo.
Figura 3. Descargo con disolución de “media”.
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