La lubrificazione dei motori è fondamentale per il loro corretto funzionamento e per garantire buone performance. La pulizia dell'olio lubrificante e l'eliminazione delle impurità sono assicurate da sistemi di filtraggio sempre più efficaci e raffinati, anche per i motori agricoli.
Una condizione essenziale per il buon funzionamento di un motore endotermico è che sia costantemente ben lubrificato. Questo preserva il buon funzionamento di tutte le sue parti in movimento che necessitano di un velo d’olio per diminuire gli attriti, ridurre le temperature di esercizio e asportare impurità che possono generarsi nei motori.
Il filtro dell’olio motore ha lo scopo di pulire continuamente l’olio, eliminando le impurità presenti al suo interno. Queste impurità possono essere particelle generate dall'abrasione degli organi in movimento, polveri derivanti da contaminazione ambientale e residui carboniosi della combustione.
Il compito dei filtri è impegnativo e gravoso. Devono infatti garantire che gli oli e il gasolio in circolazione siano del tutto privi di particelle estranee. Il filtro deve essere in grado di fermare anche le particelle di dimensioni minime, causando la minima resistenza possibile al passaggio dei fluidi e le minori perdite di pressione possibili.
A parità di superficie filtrante, tanto più si utilizza un filtro caratterizzato da una maglia più fitta, tanto più alta sarà la contropressione generata. Inoltre, tanto più aumenta l’intasamento degli orifizi ad opera delle particelle in sospensione che vengono arrestate, tanto più la contropressione salirà ulteriormente.
Nei trattori, escludendo eventuali particelle solide che arrivano dall’esterno del motore o dell’impianto idraulico, si ha a che fare nella maggior parte dei casi con particelle che si originano dai metalli e si formano internamente. Queste particelle derivano dall’usura dei componenti a seguito di un continuo strisciamento, da processi di ossidazione o da reazioni chimiche dei materiali, come quelli a contatto con i prodotti della combustione (morchie, lacche, ecc.), nonché da microlesioni o piccole rotture da stress meccanico e/o termico.
I diametri delle particelle che occorre necessariamente arrestare sono generalmente compresi tra i 5 e i 60 micron. Nei motori a ciclo diesel è inoltre necessario considerare che all’interno delle camere di combustione si originano delle microparticelle di nerofumo, derivanti da una incompleta combustione del gasolio. Queste, una volta oltrepassate le fasce elastiche, vengono intercettate dall’olio motore e tendono ad aggregarsi tra loro per formare macroaggregati di dimensioni simili a quelle delle particelle metalliche.
Per quanto riguarda il sistema idraulico, seppur non siano presenti residui di combustione, una filtrazione non efficiente provvederebbe a far usurare precocemente gli anelli di tenuta, costituiti con materiali piuttosto morbidi. Anche microlesioni delle parti metalliche sarebbero deleterie, date le elevate pressioni normalmente utilizzate nei circuiti idraulici.
Sui trattori, le pressioni massime di esercizio dell’impianto idraulico di sollevatori e distributori arrivano a sfiorare i 200 bar, mentre nella componente idrostatica di una moderna trasmissione a variazione continua con split-power meccanico idraulico si arriva tranquillamente a più di 600 bar.
Un discorso differente va fatto invece per il combustibile, la cui assoluta pulizia è condizione essenziale per il buon funzionamento del sistema di iniezione, vedi pompe ed iniettori, che specie sui motori più moderni dotati di impianti con schema a Common-rail, sono dotati di orifizi di passaggio sempre più piccoli, e quindi sempre più soggetti ad eventuali deleterie occlusioni.
Un gasolio pulito e privo di tracce di acqua permette di risparmiare sulla manutenzione dei motori evitando costosi interventi all'impianto di alimentazione e migliorando inoltre le emissioni agli scarichi.
Tipologie di filtri
Il tipo di filtro più utilizzato sui trattori è quello meccanico, anche se esistono altri tipi di filtri come quelli magnetici, quelli a sedimentazione e quelli a centrifuga. Tuttavia, questi ultimi sono ormai abbandonati o relegati all’utilizzo su grandi motori stazionari.
In linea generale, il filtro di tipo meccanico pulisce l’olio grazie a un elemento filtrante che ferma e trattiene tutte le impurità e i residui metallici presenti all’interno del fluido che lo attraversa. I filtri meccanici possono essere di due tipologie: i filtri “a immersione” e quelli detti “spin-on”.
Dopo molti anni di egemonia dei filtri compositi "spin-on", si sta assistendo per i filtri dell’olio motore ad un massiccio ritorno di quelli a immersione, che vengono inseriti in appositi alloggiamenti a bicchiere presenti sul basamento o in un modulo che contiene anche lo scambiatore di calore acqua-olio.
I filtri ad “immersione” sono più semplici ed economici, comprendono la sola parte filtrante che viene sostentata tramite una struttura in plastica e/o lamiera, e vanno inseriti in un apposito alloggio a bicchiere presente sul blocco motore. Questo filtro viene venduto solitamente con una guarnizione ad anello (O-Ring) che va sostituita insieme al filtro.
I filtri “spin-on” sono invece costituiti da involucri metallici all’interno dei quali vengono collocati l’elemento filtrante e la valvola di bypass; questi vengono fissati al basamento mediante semplice avvitamento e non sono scomponibili. Quando vanno sostituiti si cambia quindi al contempo l’elemento filtrante e la valvola di bypass.
In molti casi la posizione nella quale si trova il filtro filtrante è tale che togliendo il filtro tutto l’olio presente sopra lo stesso uscirebbe sotto l’azione della forza di gravità. In entrambi i casi comunque l’olio, mediante la relativa pompa viene incanalato e spinto verso il relativo filtro nel quale attraversa gli appositi forellini disposti a cerchio per entrare all’interno del contenitore che ospita l’elemento filtrante che trattiene le impurità, per permettere poi all’olio (o al gasolio) ripuliti di uscire passando dal un foro centrale.
Valvole di Bypass
Dato che più il filtro lavora più l’elemento filtrante inevitabilmente si intasa intrappolando tutte le particelle di cui sopra e genera una contropressione sempre più elevata, per evitare che la stessa possa raggiungere livelli deleteri nei filtri dell’olio motore e dell’olio lubrificante, esistono le valvole di bypass che, qualora la pressione diventi eccessiva, mettono in comunicazione la mandata con il ritorno facendo così scorrere l'olio senza farlo passare attraverso la cartuccia.
Materiali filtranti
Per i filtri utilizzati sulle macchine agricole, il materiale filtrante è costituito da fibre di cellulosa disposte in maniera disordinata a formare una struttura dotata di una elevata porosità, che viene spesso impregnata con resine particolari per conferirgli una maggiore durata. Negli ultimi tempi le fibre di cellulosa vengono sempre più spesso sostituite da fibre sintetiche, che si caratterizzano per un diametro mediamente inferiore degli interstizi, e si creano sempre più spesso anche delle strutture multistrato a densità differenziata.
Filtri sul ritorno
Posizionati sulla linea di ritorno del serbatoio, i filtri di di ritorno filtrano il fluido ed evitano l`ingresso di particelle solide nel sistema, sia che provengano dall`esterno sia che si formino a causa dell`usura dei componenti. Questi filtri sono generalmente fissati al serbatoio e sono posizionati completamente immersi o semi-immersi.
La posizione dei filtri di ritorno assicura che il drenaggio dei fluidi avvenga in una situazione di immersione in tutte le condizioni operative, prevenendo la formazione di schiume e vortici nel serbatoio che possono causare malfunzionamenti o cavitazione nelle pompe. La corretta dimensione del filtro dipenderà dalla presenza di accumulatori o cilindri che possono permettere un flusso di ritorno considerevolmente maggiore. Essendo le pressioni di esercizio relativamente basse, i filtri di questa gamma sono di norma leggeri, ma robusti.
TAG: #Idraulico