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Perchè conviene sempre installare i filtri a coalescenza in coppia

cagtIn un impianto di produzione industriale, i filtri a coalescenza sono probabilmente i componenti più importante per la rimozione dei contaminanti presenti in un sistema di aria compressa.
Trattano sei dei dieci principali contaminanti presenti nell'aria compressa (particolato atmosferico, ruggine, incrostazioni, microrganismi e aerosol d'olio e acqua).
Ma ancora più importante, vengono anche utilizzati per proteggere gli essiccatori a ciclo frigorifero e gli essiccatori ad adsorbimento dalla contaminazione.

Questo blog mette a confronto i vantaggi dell'installazione di una coppia di filtri coalescenti, installati in serie, rispetto a un filtro pluristadio 2 in 1 in termini di pressione differenziale, capacità di trattenimento dei contaminanti e costo totale di proprietà.

I filtri a coalescenza di solito vengono installati in coppia, perché?

Tipicamente, i filtri a coalescenza vengono installati vicino al compressore d'aria al fine di ridurre efficacemente gli aerosol di olio e acqua, i microrganismi e le particelle fino a 0,01 micron. Esistono due tipi di filtri a coalescenza: filtrazione generale (rimozione contaminanti fino a 1 µm) e filtri ad elevata efficienza filtrante (rimozione contaminanti fino a 0,01 µm)
Filtro Il particolato presente in un sistema ad aria compressa è di dimensioni variabili, se inserito dopo il compressore un filtro ad alta efficienza da 0,01 µm, esso si intaserà rapidamente a causa delle particelle di più grandi dimensioni (in particolare ruggine e scaglie di tubo). Mentre il filtro si blocca, la pressione differenziale dell’aria attraverso il filtro aumenta. Ciò non solo riduce la pressione disponibile a valle, ma richiede anche che il compressore, a monte, generi aria compressa a una pressione più elevata, con conseguente aumento dei costi operativi.

In media, si riscontra che per ogni 1 bar di pressione di generazione aggiuntiva vi è una perdita del 7% dell’energia specifica del compressore, pertanto mantenere basse le perdite di pressione aiuta a ridurre i costi operativi.
graficoIl funzionamento di un filtro per aria compressa con un'elevata pressione differenziale è quindi molto costoso ed è fondamentale mantenere le perdite di pressione più basse possibile. Un modo per mantenere basse le perdite di carico è quello di cambiare frequentemente l'elemento filtrante (ogni 3-6 mesi). Un altro modo è di sovradimensionare il filtro; tuttavia, installare un filtro troppo grande ha i suoi problemi in termini di prestazioni di filtrazione, costo di acquisto e installazione. Nessuna delle due modalità è una soluzione efficiente ed economica del trattamento dell'aria compressa.

Se il filtro fine ad elevata efficienza viene protetto da un filtro più grossolano le perdite di carico vengono ridotte di molto, la soluzione più efficiente e conveniente è quella di installare i due filtri in serie.
Ogni filtro ridurrà gli stessi 6 contaminanti ma a diversi livelli di purezza. Il primo filtro, ad uso generico, protegge il secondo filtro ad alta efficienza dalla maggior parte dei contaminanti (liquidi e solidi) di consistenza maggiore. Questo non solo migliora le prestazioni di filtrazione, ma soprattutto, riduce le perdite di pressione ed i costi operativi. Inoltre, estende la vita utile dell'elemento filtrante da 3-6 mesi a 12 mesi.

Esistono alternative rispetto a 2 filtri installati in serie?
Sì, esistono singole alternative di filtro sul mercato, ma è necessario prestare attenzione a questo tipo di filtro in quanto non sempre forniscono i benefici promessi.
coppia oilx

Filtri 2 in 1 o pluristadio
Nel tentativo di ridurre le perdite di carico associate ai filtri dell'aria compressa, numerosi produttori offrono ora filtri 2 in 1. Si sostiene che questa tecnologia riduca le perdite di pressione associate alla presenza di due alloggiamenti filtro combinati (e quindi minor consumo di energia) pur fornendo lo stesso livello di purificazione (ossia ritenzione di particelle e trascinamento di olio fino a 0,01 micron / 0,01 mg / m3 o inferiore). La teoria sembra reggere e la pratica?


Comprendere la pressione differenziale o perdita di carico (dP)
In un filtro per aria compressa, le perdite di carico totali sono date dalla combinazione della perdita di pressione fissa e dalla perdita di pressione incrementale. Le perdite di carico fisse sono quelle presenti fin dall'inizio, a filtro nuovo, e provengono dall'alloggiamento del filtro e dal design dei coperchi e dell'elemento filtrante, mentre le perdite di pressione incrementali provengono dall'elemento filtrante quando inizia a lavorare e quindi inizia a trattenere le particelle liquide e solide dei contaminanti. Le perdite di carico in un impianto di purificazione dell'aria compressa sono indicate come dP o pressione differenziale.
Nelle schede tecniche di prodotto il valore di dP viene spesso utilizzato per selezionare una marca di filtri rispetto a un'altra, tuttavia molti utenti non sono consapevoli del fatto che a volte questi dati sono solo riferiti a filtro pulito, "come nuovo" e non viene indicato il valore di perdita di carico a filtro operativo e già inizialmente saturo. Un elemento filtrante diventa umido già dopo poche ore dal suo primo funzionamento.
Quando si seleziona un filtro, è necessario considerare anche le sue caratteristiche di trattenimento ed i valori di pressione differenziala a filtro umido poiché si tratta della reale indicazione sulla capacità del filtro di trattenere lo sporco (e sui costi operativi reali) mentre è operativo.

Pertanto, per mostrare le prestazioni reali del filtro 2 in 1 ed i veri vantaggi della nuova gamma dei  filtri OIL-X, è stato eseguito un test comparativo tra una coppia di filtri coalescenti Parker domnick hunter OIL-X (Gradi AO + AA) rispetto ad un filtro singolo 2 in 1.

Poiché i filtri testati, sono di tipo coalescente, sono stati bagnati con aerosol di olio (in conformità alla ISO12500-1, lo standard internazionale che indica il metodo di test da effettuare per i filtri a coalescenza) per fornire un DP saturo iniziale rappresentativo di un nuovo filtro operativo nei primi giorni di servizio. È stata anche registrata la performance di trattenimento dell’olio.
 
I risultati dei test, effettuati secondo ISO12500-1, hanno dimostrato che, mentre la combinazione dei filtri OIL-X AO + AA ha raggiunto le prestazioni dichiarate nelle schede tecniche di prodotto, (sia per quanto riguarda il valore di olio residuo dopo il filtro che per il valore di perdita di carico ad elemento umido) per il filtro 2 in 1 le prestazioni di olio residuo a valle risulta conforme a quanto dichiarato sui bolletini tecnici ma il valore di pressione differenziale, dell’elemento umido, risulta del 5% maggiore rispetto a quanto dichiarato.

E’ stato effettuato un secondo test per determinare le caratteristiche di efficienza di rimozione del particolato, delle due soluzioni, iniettando e diffondendo quantità uguali di particolato solido nel flusso d'aria e misurando il dP (questa operazione è stata effettuata 12 volte per simulare il carico mensile di particolato)

Quindi, mentre le prestazioni iniziali dei due filtri a confronto possono sembrare simili nelle schede tecniche, il test di carico con particolato solido indica tutt’altro, come si può vedere nel grafico. I test confermano che una coppia di filtri OIL-X Parker domnick hunter hanno una capacità di trattenimento più elevata, del particolato solido, rispetto ad filtro 2 in 1 e, pertanto, si hanno costi operativi significativamente inferiori.

Grafico

 

Costi operativi a confronto
Dai dati di test, ora è possibile calcolare i costi operativi reali; la tabella seguente mostra i risparmi economici ottenibili installando una coppia di filtri Parker OIL-X rispetto ad un filtro 2 in 1.

Calcolo basato tenendo conto di un compressore d’aria a monte da 37kW / Costo dell’elettricità di £0.10/kw. Il risparmio di Parker OIL-X sarà maggiore con compressori di taglia più grande.

Costo totale di possesso
La tabella evidenzia i costi operativi, tuttavia, quando si seleziona l'attrezzatura per la purificazione dell'aria compressa, si dovrebbe sempre considerare il costo totale di proprietà (TCO) (prezzo di acquisto / costi operativi / costi di manutenzione). Il prezzo di acquisto iniziale per i due filtri Parker OIL-X è solo del 26% più alto del filtro 2 in 1 mentre un paio di cartucce filtranti per il filtro Parker OIL-X è del 42% più basso di un singolo elemento per il filtro 2 in 1. Il filtro il 2 in 1 filtro ha una durata operativa inferiore a OIL-X, potrebbe richiedere 2 cambi di elemento all'anno, in tal caso la coppia di elementi OIL-X avrà un costo molto più basso rispetto agli elementi di un filtro 2 in 1. Ciò che sembra un'alternativa a basso costo può rivelarsi un investimento costoso.

Grafico 3

Parker Domnick hunter OIL-X filter range

La nuova gamma di filtri OIL-X è una delle ultime novità del portafoglio di prodotti dedicata per il trattamento di aria compressa e gas di Parker. La nuova tecnologia OIL-X è stata progettata per bilanciare attentamente la necessità di una precisa qualità dell'aria compressa con la necessità di bassi dP, basso consumo energetico e bassi costi di esercizio.
I filtri OIL-X di Parker domnick hunter incorporano esclusivi dispositivi di gestione del flusso per ridurre significativamente le perdite di carico, mentre gli elementi filtranti utilizzano una tecnologia di gestione del flusso d'aria, mezzi filtranti di elevata superficie e costruzione del setto filtrante plissettato.
Ciò non solo garantisce la qualità dell'aria, ma offre anche un'elevata capacità di trattenimento dello sporco, ed un valore contenuto di perdite di carico garantite per i 12 mesi di vita dell'elemento filtrante.
Tutti i gradi di filtrazione di Parker domnick hunter OIL-X hanno prestazioni validate e certificate da ente terzo in conformità con gli standard internazionali ISO e sono supportati da un certificato di garanzia della qualità dell'aria.

Scopri di più visitando il sito www.parker.com/it/redefined

Questo articolo è stato scritto con il contributo di:

fabio bruno

 

Fabio Bruno,

Compressed Air Purification, Gas Generation & Process Cooling Application Engineer
Region South EMEA

 

 

 

 

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