Questo mese continueremo il nostro viaggio nel mondo delle perdite di carico, in particolare esamineremo le perdite di pressione del sistema in caso di avviamento a freddo e come risolvere questo problema.

In risposta alle richieste di prestazioni sempre più elevate da parte del mercato, gli esperti di filtrazione oleodinamica, come UFI Filter Hydraulics, devono individuare il miglior compromesso tra i fattori chiave che interagiscono all’interno del sistema, quali la caduta di pressione, l’efficienza di filtrazione e la capacità di accumulo, soprattutto in caso di condizioni operative o ambientali specifiche, quale ad esempio la partenza a freddo.

Quali sono i principali problemi legati alla partenza a freddo di un impianto?

In genere, i problemi associati alla partenza a freddo includono il superamento della pressione differenziale del filtro rispetto al limite previsto, determinato, nel caso specifico, dalla maggiore viscosità dell’olio a basse temperature.

Questa situazione comporta l’attivazione della modalità bypass del filtro, consentendo il passaggio di olio non filtrato all’interno dell’impianto, fino al momento in cui il fluido non aumenta la temperatura, riportando il valore della perdita di pressione al livello previsto. Una volta raggiunta la temperatura di lavoro, il bypass si richiude e il filtro ricomincia a filtrare correttamente l’olio.

Se il sistema ha un periodo di riscaldamento molto breve e non ci sono componenti critici, si può considerare la possibilità di far passare l’olio[IV1]  in modalità bypass per un breve periodo.

Tuttavia, nei sistemi critici con un lungo periodo di riscaldamento, è necessario dimensionare il filtro prendendo in considerazione le condizioni di viscosità peggiori, ovvero la viscosità del fluido a freddo.
In questo modo, è possibile evitare che la pressione differenziale raggiunga la pressione di intervento della valvola di bypass. Si otterrà così un filtro più grande rispetto a quello dimensionato considerando le condizioni di esercizio dell’impianto, quindi con fluido in temperatura e viscosità ridotta. Un ulteriore vantaggio di un filtro dimensionato per la partenza a freddo consiste nella maggiore durata dell’elemento, che richiederà quindi meno manutenzione e sostituzioni meno frequenti.

Calcolo della perdita di carico in caso di partenza a freddo o con viscosità elevata

Come illustrato nel post del mese scorso, le perdite di carico sono direttamente proporzionali alla viscosità del fluido; pertanto, a una maggiore viscosità dell’olio corrispondono maggiori perdite di carico all’interno del filtro e viceversa (al diminuire della viscosità dell’olio, le perdite di carico diventano minori).

La viscosità dei fluidi dipende dalla temperatura del fluido stesso e influisce sulle prestazioni dell’olio e del sistema oleodinamico.

Per calcolare correttamente la perdita di carico in caso di viscosità elevata, come ad esempio nelle partenze a freddo, dobbiamo includere anche la temperatura nella formula di calcolo della perdita di carico.
Sulla base della formula per il calcolo del ∆p che abbiamo visto nel post dello scorso mese, la perdita di carico totale del filtro è data dalla somma della perdita di carico del corpo filtro e della perdita di carico dell’elemento filtrante, dove

Per il corpo filtro:dove:

• 86 Kg/dm³ = densità a temperatura ambiente (20°C)
• ∆p₀ = perdita di carico a temperatura ambiente
• ∆p₁ = perdita di carico alla temperatura di esercizio
• ρ₁ = densità alla temperatura di esercizio, che può essere calcolata

dove:

• ρ_T = densità alla temperatura T
• ∆T = variazione di temperatura
• k = coefficiente di espansione termica volumetrica

Per l’elemento filtrante la perdita di carico varia in funzione della viscosità cinematica dell’olio, quindi nel caso della viscosità cinematica V1 (cSt) ≠ 30 cSt:

• Se la viscosità cinematica dell’olio V₁ è ≤150 cSt, Δp₁= Δp₀ × (V₁/30)
• Se la viscosità cinematica dell’olio V₁  è >150 cSt, Δp₁= Δp₀ × [V₁/30 + √(V₁/30)]/2

Se consideriamo la variazione di temperatura, questa modifica la viscosità cinematica, che viene quindi calcolata come segue:

dove:

• η = viscosità dinamica
• ρ = densità

Quindi, in caso di variazioni di temperatura, è possibile calcolare la nuova densità con la formula (1).

Verifica della caduta di pressione all’avviamento a freddo con software

Alcuni esperti di filtrazione oleodinamica mettono a disposizione dei propri clienti uno strumento software, come il CAF Configuratore Assistito del Filtro di UFI Filters Hydraulics. Per ottenere un’indicazione rapida e precisa della perdita di carico di una specifica applicazione, basta selezionare le caratteristiche operative del sistema direttamente dal configuratore.

In particolare, lo strumento di UFI Filters Hydraulics offre la possibilità di verificare le prestazioni del singolo filtro in condizioni standard, con la possibilità di scegliere tra i valori di viscosità più comuni di un fluido oleodinamico (22, 30, 46 e 68 cSt).

Una volta verificata la caduta di pressione in condizioni standard, l’utente può calcolare la caduta di pressione in caso di partenza a freddo nella sezione DIAGRAMMA del prodotto selezionato, come mostrato nell’immagine seguente:

Per le valutazioni sulle perdite di carico a freddo, il CAF Configuratore Assistito del Filtro di UFI Filters Hydraulics si basa anche sui test sperimentali, fondamentali in caso di condizioni di funzionamento a bassa temperatura, effettuati presso i laboratori attrezzati del Gruppo UFI.

Per eventuali ulteriori informazioni contattate il nostro team commerciale oppure utilizzate il nostro CAF per verificare le perdite di carico del vostro impianto in totale autonomia, 24 ore su 24, 7 giorni su 7.