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Contamination
Management
Dalla lavorazione
alla consegna.
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1 Definizione del
Contamination Management
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2 Basi del Contamination
Management
Pagina 5
Pagina 8
Pagina 12
Pagina 13
2.1 Definizione dei tipi di
contaminazione
2.2 Effetti della
contaminazione da
particelle nei sistemi idraulici
2.3 Classificazione
della contaminazione
da particelle nei fluidi
2.3.1 ISO 4405 - “Fluido
idraulico” - Contaminazione
dei fluidi - Determinazione
della contaminazione da
particelle con metodi di
analisi gravimetrici”
Pagina 14
2.3.2 ISO 4406: 1999
Pagina 15
2.3.3 NAS 1638
Pagina 16
2.3.4 SAE AS 4059
Pagina 17
Pagina 19
2.3.5 Procedura per
l'analisi dei campioni di fluido
secondo ISO 4406: 1999,
NAS 1638 e SAE AS 4059
3 Determinazione della quantità
residua di contaminazione
su componenti
Pagina 19
3.1 Procedura ad ultrasuoni
Pagina 20
3.2 Procedura di lavaggio
Pagina 20
3.3 Procedura con vibrazioni
Pagina 21
Pagina 23
4.5 Attuazione
di un controllo di pulizia su
un banco di lavaggio
Pagina 26
4.5.1 Rilevamento della contaminazione globale di un sistema
Pagina 27
4 Analisi della pulizia di
componenti e sistemi
completi sul banco prova
di lavaggio
4.1 Flusso turbolento
Pagina 24
4.2 Effetto disperdente
Pagina 25
4.3 Passaggio attraverso tutti
i canali e tutte le superfici
4.4 Flusso pulsante durante il
lavaggio
5 Contamination Monitoring
Pagina 28
5.1 Programmazione
Pagina 28
5.2 Attuazione
Pagina 28
5.3 Ispezione di una linea
di produzione o di montaggio
Pagina 29
5.4 Risultati
Pagina 31
6 Redazione di una specifica
di pulizia
Pagina 32
6.1 Struttura di una specifica
di pulizia
Pagina 35
7 Fonti di contaminazione in
fase di produzione o di
montaggio di sistemi idraulici
Pagina 35
7.1 Come evitare l'immissione di
sporco durante la produzione ed
il montaggio di sistemi idraulici
Pagina 36
7.2 Eliminazione
di particelle dai sistemi
idraulici (esperienze pratiche)
e dai componenti
Pagina 36
7.2.1 Impianti di lavaggio
Pagina 40
7.2.2 Prova del funzionamento
Pagina 42
7.3 Stoccaggio, logistica
ed ambiente
Pagina 42
7.4 Componenti forniti da terzi
e componenti di produzione
propria
3.4 Procedura di valutazione
Pagina 23
Pagina 25
Pagina 25
Pagina 43
8 Flussaggio durante
la messa in funzione
Pagina 45
9 Considerazioni economiche
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10 Contamination Management
in pratica
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Reference List
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1 Definizione del
Contamination
Management
Il Contamination Management
(gestione della pulizia) si occupa
dell'analisi e dell'ottimizzazione
di processi sotto l'aspetto della
pulizia di componenti, sistemi
e fluidi impiegati.
Nei sistemi idraulici moderni nell'industria automobilistica ed
i suoi fornitori, nell'industria idraulica
e mobile - vengono impiegati
oggigiorno dei componenti più
piccoli, leggeri ed efficienti di 10
anni fa p.es. L'impiego di questi
componenti fa sì che anche le
esigenze relative alla pulizia del
sistema aumentino come del resto
hanno provato vari studi fatti in
passato.
Il 70-80 % ca. di tutti i guasti dei
sistemi idraulici sono attribuibili ad
una maggiore contaminazione del
sistema. Questa percentuale di
guasti non si riferisce soltanto
all'industria idraulica tradizionale.
Soprattutto nell'industria
automobilistica in cui cresce l'uso di
sistemi elettroidraulici l'argomento
Contamination Management è molto
sentito. Il concetto di sistemi idraulici
o Fluid-system viene usato in
genere per tutti i settori (industria
automobilistica, industria idraulica
ed industria idraulica mobile).
Nel settore automobilistico
sono attualmente in vigore delle
specifiche di pulizia per i seguenti
sistemi:
motori (approvvigionamento di
carburante e di olio)
servocomando
trasmissioni automatiche/cambi
sistemi servoassistiti
elettroidraulicamente (sospensione,
frizione, freni, ABS, ESP)
idrauliche centrali
Questo elenco non ha la pretesa
di essere completo ed è inteso
per mostrare in quali settori il
Contamination Management
viene impiegato.
Seite 3
Nel passato i sistemi idraulici
venivano dotati di una filtrazione
del sistema che puliva il sistema
al momento della messa in servizio
e che successivamente aveva il
compito di mantenere la purezza
del fluido del sistema ad un livello
costante, p.es. con l'uso di filtri per
la messa in servizio e con un breve
intervallo di manutenzione con
passaggio alla filtrazione del
sistema. A causa dei crescenti
requisiti relativi ai sistemi idraulici
moderni (intervalli fra le
manutenzioni più lunghi e crescente
pressione per quanto riguarda
i prezzi) questa procedura spesso
non basta più. Nei grandi sistemi
dell'industria idraulica vengono
effettuati dei lavaggi al momento
della messa in funzione al fine
di portare velocemente il livello
di contaminazione ad un livello
accettabile.
Nel caso di piccoli sistemi idraulici
che vengono costruiti in grandi
quantità (p.es. industria
automobilistica, industria idraulica)
ciò non è sempre possibile. Per
questo motivo il Contamination
Management inizia con la
costruzione dei singoli componenti
ed abbraccia l'intero processo
di produzione fino al pezzo finito.
In casi estremi vengono integrati nel
processo anche le divisioni di
progettazione e di sviluppo per
costruire i componenti in maniera
tale da permettere un lavaggio
semplice ed efficace. Se la quantità
dei componenti forniti da terzi
è considerevole è opportuno
includere anche i subfornitori nel
Contamination Management.
Con l'introduzione del
Contamination Management,
che ha lo scopo di ridurre al
minimo la concentrazione di
particelle in tutti i settori, ad iniziare
dalla produzione fino all'esercizio
del sistema completo, vengono
evitati gli inconvenienti nei sistemi
dovuti alla contaminazione da
particelle e quindi si ottiene un
risparmio dei costi. Si può ottenere
questo con una riduzione dei costi
degli utensili di lavorazione, una
migliore utilizzazione dei banchi
ed un impiego ottimizzato di
macchine per il lavaggio.
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Da ciò nascono i seguenti compiti
del Contamination Management:
Sviluppo di sistemi che sono
ottimizzati con lo scopo di una
pulizia semplice
Ottimizzazione e controllo dei
processi di lavaggio
Formazione e sensibilizzazione
del personale
Individualizzazione ed eliminazione
di fonti di contaminazione
Elaborazione di istruzioni di analisi
Redazione di specifiche
di pulizia per i singoli
componenti ed i sistemi
Con lo scopo di dimostrare
il successo del Contamination
Management si intende di seguito
effettuare una considerazione
sui costi complessivi.
In questa considerazione sono
contemplati i seguenti fattori:
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- costi di garanzia
e di non garanzia
- costi energetici
- costi di revisione
- costi degli utensili nelle
macchine di lavorazione
- costi di esercizio per macchine
di lavaggio e banchi prova
- costi per i tempi di lavorazione
Nei capitoli seguenti troverete
una descrizione più dettagliata
delle basi e delle applicazioni
del Contamination Management.
Definizioni dei concetti:
Contamination Management Management della pulizia - controllo/ottimizzazione della pulizia
di componenti e purezza dei fluidi nel flussaggio dei materiali
e nel montaggio dei sistemi.
Fluidsystem
Sistemi idraulici, anche sistemi riempiti di fluidi p.es.
nell'industria automobilistica (p.e. motori, cambi,
servocomando, ABS...).
Contaminazione base
Tipo e quantità di contaminazione che esiste dopo il montaggio.
Contaminazione
da assestamento
Contaminazione da particelle che si formano in seguito
rodaggio degli impianti.
Danni iniziali
Danni superficiali che si formano durante la prova
di funzionamento/messa in servizio o il montaggio
dei sistemi.
Contamination Monitoring
Verifiche di processi relativi alla loro immissione
di contaminazione.
Procedura di misura on-line Procedura di misura in cui il campione da analizzare
viene portato dal sistema direttamente ad un apparecchio di
misura, p.es. ad un contatore automatico di particelle.
Procedura di misura off-line Procedura di misura in cui un campione viene prelevato
da un sistema e viene misurato in un altro luogo, p.es.
prelevare un campione di olio da un sistema ed analizzarlo
in un laboratorio.
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2 Basi del
Contamination
Management
2.1
Definizione dei tipi di
contaminazione
Nei sistemi idraulici si verificano
i più svariati tipi di contaminazione.
Si tratta di gas (p.es. aria), liquidi
(p.es. acqua) e contaminazioni
solide.
Nella raffigurazione seguente sono
riassunti i vari tipi di
contaminazione:
Come si può vedere dalla
fig. 1 suddividiamo i tre tipi
di contaminazione solida in
ulteriori tre gruppi, le particelle
estremamente dure, quelle dure
e quelle morbide. Le particelle
estremamente dure e dure
possono causare dei danni
notevoli nei sistemi idraulici
se non vengono eliminate
il più velocemente possibile.
La penetrazione di contaminazione
nei sistemi può essere ridotta
adottando delle misure preventive.
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Fig. 1 Tipi di contaminazione
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Nelle specifiche le particelle
dure vengono spesso identificate
separatamente. Vengono definiti
dei valori massimi per le
dimensioni più lunghe che una
tale particella dura può avere:
p.es. lunghezza max. particella
abrasiva 200 µm o 200 x 90 µm
o nessuna particella > 200 µm.
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Fig. 2
Oltre alla durezza delle particelle
sono importanti, per la frequenza
di inconvenienti nei sistemi, la loro
quantità e suddivisione secondo
le dimensioni.
Esiste una differenza nella
ripartizione delle dimensioni delle
particelle fra i sistemi nuovi e quelli
che hanno già lavorato alcune ore.
Nei sistemi nuovi troviamo una
concentrazione di contaminazione
grossolana con lunghezze fino
ad alcuni millimetri che poi viene
sminuzzata ed eliminata da una
filtrazione nel corso dell'esercizio.
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Nella prima messa in funzione
di sistemi idraulici si verifica
una contaminazione di particelle
supplementare dovuta all'usura
di materiale asportato per
sfregamento. Il Contamination
Management non è in grado
di evitare questa immissione
di contaminazione, tuttavia
se la contaminazione base
è minore, il sistema si avvia
con minore usura.
6
Nel diagramma di cui sopra si può
vedere che il livello di contaminazione senza il Contamination
Management è più elevato che con
quest ultimo durante tutta la messa
in funzione del sistema ciò che
può causare anche più danni
iniziali alle superfici.
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Le seguenti riprese con il
microscopio mostrano dei
campioni di particelle tipici che
si trovano nei sistemi idraulici.
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Fig. 3
campione con particelle grossolane
campione con particelle fini
Fig. 4
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Il limite della facoltà visiva
di un occhio umano si aggira
attorno a 40 µm. Le analisi delle
particelle vengono effettuate con
il microscopio o nei sistemi
idraulici con contatori delle
particelle che funzionano secondo
il procedimento dell’interruzione
del fascio luminoso
(vedi capitolo 2.3.5).
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2.2
Conseguenze della
contaminazione da
particelle nei sistemi
idraulici
La contaminazione da particelle
che circola nei sistemi idraulici
causa dei danni alle superfici
dei meccanismi soggetti ad
usura (abrasione, erosione,
affaticamento superficiale).
Fig. 5
Esempi per l'usura nelle
superfici in movimento
In seguito a questa usura si
costituiscono sempre più particelle
e l'usura aumenta se la “reazione
a catena dell'usura” non viene
limitata con delle misure adeguate
(riduzione della contaminazione).
Alcune meati tendono ad
ingrandirsi, le perdite di olio
aumentano ed il rendimento (p.es.
di pompe) diminuisce,con
il risultato di regolazioni imprecise.
Delle volte si possono verificare
anche otturazioni di canali di
comando o di fori di ugelli.
Durante il normale esercizio
di sistemi idraulici, sistemi di
filtrazione adeguatamente
dimensionati e concepiti,
dovrebbero interrompere
la reazione a catena dell'usura.
Per l'utilizzatore ciò costituisce
una sicurezza illusoria in quanto,
già dal montaggio dei componenti
al montaggio dell'intero sistema
e fino all'installazione, viene
immessa una contaminazione
altamente danneggiante.
Questa contaminazione immessa
in aggiunta può portare ad un pre
danno fino al guasto prematuro
dei componenti del sistema.
In genere i concetti di filtrazione
dei sistemi non sono concepiti
per il controllo di grandi masse di
contaminazione come si verificano
nei seguenti lavori:
lavorazione di componenti
montaggio di sistemi
riempimento di sistemi
prima messa in funzione
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riparazione di sistemi.
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Uno studio dell'Università
di Hannover descrive così
le influenze sulla durata
e resistenza a fatica di
cuscinetti a sfera:
“La quantità di particelle e la loro
dimensione descrivono la quantità
di contaminazione nel lubrificante.
In funzione di questo e in rapporto
anche alla durezza e la forma
geometrica delle particelle si ha
un risultato nella gravità del danno
alle piste, la profondità del danno
inoltre viene influenzata anche dal
comportamento elastico-plastico
del materiale. La quantità dei
danni viene determinata dalla
quantità di particelle che si
trovano nel canale di lubrificazione
e dalla frequenza di rotolamento.
Il continuo funzionamento in
queste condizioni porta alla
rottura del cuscinetto.
Seite 9
L'esperienza pratica ha mostrato
che i cuscinetti a sfera con contatto
puntiforme nella maggioranza
dei casi sono meno sensibili
alla contaminazione da particelle
dei cuscinetti a rotolamento con
contatto a linea. I cuscinetti lisci
con fessure di lubrificazione più
grandi sono quelli meno sensibili
alla contaminazione da particelle.
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Fig. 6
Fattori di influenza sulla durata
di vita di un cuscinetto (1)
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La seguente tabella mostra una
visione d'insieme delle più correnti
dimensioni di fessura:
Fig. 7
Delle vaste ricerche relative alle
ripartizioni di particelle su
componenti in sistemi idraulici
hanno mostrato che all'inizio della
durata di vita di un sistema, cioè
nel montaggio e nella messa in
servizio le particelle sono più
grandi che durante l'esercizio.
Queste particelle grandi – delle
volte fino a più millimetri – possono
causare dei guasti spontanei:
blocco di una valvola
gravi predanneggiamenti di pompe
distruzione di guarnizioni con
successive perdite
Pezzo
Gioco critico tipico
[µm]
pompa ad ingranaggi (J1, J2)
0,5 – 5
pompa a palette (J1)
0,5 – 5
pompa a pistoni (J2)
0,5 – 1
valvola di regolazione (J1)
5 - 25
servovalvola (J1)
5–8
Questa percentuale può essere
ridotta da un “Contamination
Management attivo” ed i relativi
costi possono quindi essere limitati
ad un minimo:
costi dovuti ad un fermo di
produzione
costi dovuti a ritardi di messa in
servizio di sistemi
costi dovuti a tempi di prova
prolungati in quanto occorre un
ciclo di lavaggio al fine di eliminare
la contaminazione dovuto al
montaggio
costi di garanzia
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costi dovuti alla revisione
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Fig. 8
Pista distrutta di un cuscinetto
a rotolamento dovuto
a contaminazione da particelle
Fig. 9
Incorporamento di un truciolo nella
superficie di un cuscinetto liscio
Qui il Contamination Management
interviene come segue:
I 7.604.0/10.06
Nei nuovi sistemi i singoli
componenti vengono portati ad
un livello di pulizia uniforme prima
del montaggio ed il fluido durante
il riempimento nonché il fluido
durante l'esercizio vengono
mantenuti ad un livello definito
(vedi Contamination Monitoring
cap. 5 ff).
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2.3
Classificazione di
contaminazione da
particelle nei fluidi
L'obiettivo della procedure
descritta qui di seguito è di
rendere possibile una
classificazione riproducibile
di contaminazione da particelle
nei fluidi.
Attualmente si conoscono
4 procedure per la classificazione
della contaminazione da particelle
nei fluidi:
Norma
ISO 4405
ISO 4406:1999
NAS 1638
SAE AS 4059
Settore di
impiego
Fluidi fortemente contam.
p.es. fluidi di lavaggio
fluidi per lavorazione
Fluidi idraulici
oil lubrificanti
Fluidi idraulici
oil lubrificanti
Fluidi idraulici
oil lubrificanti
Parametri
[mg/litri di fluido]
quantità particelle
> 4 µm (c)
> 6 µm (c)
> 14 µm (c)
quantità particelle
5 – 15 µm
15 – 25 µm
25 – 50 µm
50 – 100 µm
> 100 µm
quantità particelle
> 4 µm (c)
> 6 µm (c)
> 14 µm (c)
> 21 µm (c)
> 38 µm (c)
> 70 µm (c)
Metodi di analisi
Con questo metodo
di analisi si filtra 1 litro
del fluido da analizzare
attraverso una membrana
preparata che viene
pesata
1. Valutazione manuale:
Il fluido da analizzare viene filtrato attraverso una membrana e la
relativa classe di purezza viene stimata e quantificata manualmente
con l'aiuto di un microscopio.
Metodo dispendioso dal
punto di vista del tempo
1. Valutazione manuale:
Metodo dispendioso dal punto di vista
del tempo, non molto preciso.
Osservazione
2. Conteggio automatico delle particelle:
Il fluido da analizzare viene condotto attraverso un contatore
di particelle adeguato che conta le frazioni di particelle.
2. Conteggio automatica delle particelle:
Il risultato è disponibile nel giro di brevissimo tempo.
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Di seguito una descrizione
più dettagliata delle norme.
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2.3.1
ISO 4405 - “fluido idraulico
- contaminazione dei fluidi
- Rilevamento della
contaminazione da
particelle con metodi
gravimetrici di analisi”
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Fig. 10
Questo standard internazionale
descrive il metodo gravimetrico
per la determinazione della
contaminazione da particelle
di fluidi idraulici.
Principio base:
Un volume conosciuto di fluido
viene filtrato attraverso uno o due
dischi di filtrazione con l'aiuto
di vuoto e poi viene misurata
la differenza di peso dei dischi
di filtrazione (prima e dopo la
filtrazione). La seconda membrana
viene impiegata per la valutazione
della precisione.
Prima dell'uso la membrana
viene lavata con Isopropanol,
quindi essicata nel forno di
essicazione fino a raggiungere
un peso costante e raffreddata
in ambiente asciutto secondo
definizione. Quest'ultima procedura
è importante in quanto altrimenti
la membrana assorbe l'umidità
dell'ambiente ed il risultato
finale viene alterato.
Successivamente la membrana
viene pesata e questo valore viene
annotato come m(T).
In seguito la membrana viene fissata
nel suo supporto ed il fluido da
analizzare viene filtrato. Per far
arrivare tutta la contaminazione sulla
membrana, quest'ultima viene poi
lavata con una soluzione filtrata.
Nell'analisi di fluidi contenenti olio è
essenziale che l'olio residuo venga
lavato via completamente dalla
membrana.
Dopo questa procedura la
membrana viene di nuovo essicata,
raffreddata e pesata (come descritto
sopra). Il valore di misurazione viene
annotato ora come m(E).
La contaminazione gravimetrica si
calcola come segue:
M (G) = m(E) – m(T)
I 7.604.0/10.06
Per il rilevamento della
contaminazione gravimetrica
del fluido occorre prelevare un
campione rappresentativo dal
sistema. La norma ISO 4405
descrive la procedura di pulizia
per gli apparecchi da utilizzare
cosi come anche la procedura
di preparazione per le membrane
da analisi:
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2.3.2
ISO 4406:1999
Nel caso di ISO 4406 le quantità
delle particelle vengono rilevate
cumulativamente, cioè > 4 µm (c),
> 6 µm (c) e > 14 µm (c)
(manualmente con filtrazione
del fluido attraverso una
membrana per analisi oppure
automaticamente con contatori
di particelle) e attribuite
a dei numeri di riferimento.
L'obiettivo di questa correlazione
fra quantità di particelle e numeri
di riferimento è la semplificazione
della valutazione di purezze
di fluidi.
Nel 1999 la “vecchia” norma
ISO 4406 è stata rielaborata
e le dimensioni delle grandezze
delle particelle da analizzare
sono state ridefinite. Oltre a ciò
sono state modificate la procedura
di conteggio e la calibratura.
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Breve sommario relativo alle modifiche:
„vecchia“ ISO
4406:1987
Dimensioni
> 5 µm,
> 15 µm
> 4 µm (c)
> 6 µm (c)
> 14 µm (c)
Dimensione rilevata
maggiore dilatazione
della particella
Diametro del
cerchio che
copre la superficie
ISO 11171:1999
Polveri
da test polvere
ACFTD-Staub
1.300 –2.500 particelle > 4 µm (c)
160 – 320 particelle > 6 µm (c)
10 – 20 particelle > 14 µm (c)
I 7.604.0/10.06
ISO 12103-1A1
SAE Fine,
AC-Fine
ISO 12103-1A2
ISO 12103-1A4
SAE Corse
frazione grossolana
Dimensioni
paragonabile
vecchia calibrature
ACFTD
Attribuzione delle quantità di
particelle alle classi di purezza:
Quantità di particelle
per ml
superiore a
2.500.000
1.300.000
640.000
320.000
160.000
80.000
40.000
20.000
10.000
5.000
2.500
1.300
640
320
160
80
40
20
10
5
2,5
1,3
Classe di
purezza
fino a
2.500.000
1.300.000
640.000
320.000
160.000
80.000
40.000
20.000
10.000
5.000
2.500
1.300
640
320
160
80
40
20
10
5
2,5
> 28
28
27
26
25
24
23
22
21
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11
10
9
8
La riproducibilità dei risultati al di
sotto della classe di purezza 8
dipende dalla concentrazione delle
particelle nel campione analizzato.
14
1-10 µm
Frazione ultrafine
ISO 12103-1A3
SAE 5-80 µm
ISO MTD polvere
calibratice per contatore di particelle
Per l'utilizzatore in pratica
è importante quanto segue:
Anche se le dimensioni delle
particelle da analizzare sono state
modificate, il codice di purezza
cambierà soltanto in pochi casi.
Nella redazione della “nuova”
norma ISO 4406 è stata prestata
attenzione al fatto che non tutte le
disposizioni esistenti relative alla
purezza per sistemi debbano
essere modificate (Lit. © HYDAC,
“Se non l’abbiamo in Italiano non
tradurre il titolo”).
„nuova“ ISO 4406:1999
paragonabile
ACFTD
nuova
calibratura Nist
< 1 µm
4,3 µm
15,5 µm
4 µm (c)
6 µm (c)
14 µm (c)
Se la quantità delle particelle
contate nel campione è inferiore
a 20, il risultato deve essere segnalato
con ≥.
E' da tener presente che se
la classe aumenta di 1 la quantità
di particelle viene raddoppiata.
Esempio:
ISO classe 18 / 15 / 11 significa:
1.300 – 2.500 particelle > 4 µm (c)
160 – 320 particelle > 6 µm (c)
10 –
20 particelle > 14 µm (c)
si trovano in un ml del campione
analizzato.
Fig. 11
Osservazione al microscopio
di un campione di olio (100 ml)
Ingrandimento 100 volte
(ISO 18 / 15 / 11)
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2.3.3
NAS 1638
Come la norma ISO 4406 anche la
NAS 1638 descrive le concentrazioni
di particelle nei fluidi. Le procedure di
analisi possono essere le stesse
dell'ISO 4406:1987.
Contrariamente all'ISO 4406 nella
norma NAS 1638 vengono contati
determinati settori di particelle ai
quali vengono attribuiti dei numeri
caratteristici.
Nella seguente tabella sono illustrate
le classi di purezza in funzione della
concentrazione di particelle rilevata.
Grandezza particella [µm]
per le cifre vedi catalogo originale
5-15
15-25
25-50
50-100
>100
Quantità particelle in un campione di 100 ml
00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
125
250
500
1.000
2.000
4.000
8.000
16.000
32.000
64.000
128.000
256.000
512.000
1.024. 000
22
44
89
178
356
712
1.425
1.850
5.700
11.600
22.800
45.600
91.200
182.400
4
8
16
32
63
126
253
506
1.012
2.025
4.050
8.100
16.200
32.400
1
2
3
6
11
22
45
90
180
360
720
1.440
2.880
5.760
0
0
1
1
2
4
8
16
32
64
128
256
512
1.024
Se la classe aumenta di 1 la quantità
di particelle viene raddoppiata.
Nella suddetta tabella le quantità di
particelle della classe 10 sono
indicate in grassetto.
I 7.604.0/10.06
Fig. 12
Osservazione al microscopio
di un campione di olio (100 ml)
ingrandimento 100 volte (NAS 10)
15
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2.3.4
SAE AS 4059
Seite 16
Le classi di purezza secondo SAE
possono essere rappresentate nel
seguente modo:
Come le norme ISO 4406 e NAS
1638 la SAE AS 4059 descrive le
concentrazioni di particelle nei fluidi.
Le procedure di analisi possono
essere le stesse dell'ISO 4406:1999
e NAS 1638.
Le classi di purezza SAE si basano
sulla grandezza delle particelle,
la quantità nonché la ripartizione
delle grandezze delle particelle.
Dato che la grandezza delle
particelle rilevata dipende dalla
procedura di misurazione e dalla
calibratura le grandezze vengono
contrassegnate con le lettere
(A – F).
Nella seguente tabella le classi di
purezza sono illustrate in funzione
della concentrazione di particelle
rilevata.
1. Quantità di particelle
superiore ad una grandezza
definita di particelle
Esempio:
Classe di purezza secondo
AS 4059:6
La quantità massima di particelle
nei singoli settori di grandezze è
rappresentata in grassetto nella
tabella.
Classe di purezza secondo
AS 4059:6 B
Le particelle della grandezza B
non possono superare la quantità
massima come descritto sotto
classe 6.
6 B = max. 19.500 particelle della
grandezza 5 µm o 6 µm (c)
Concentrazione massima di particelle [particelle/100 ml]
> 1 µm
> 5 µm
> 15 µm
> 25 µm
> 50 µm
> 100 µm
Granddezza ISO 11171,
calibraturao microscopio
elettronico**
> 4 µm (c)
> 6 µm (c)
> 14 µm (c)
> 21 µm (c)
> 38 µm (c)
> 70 µm (c)
Codifica delle grandezza
A
B
C
D
E
F
195
390
780
1.560
3.120
6.250
12.500
25.000
50.000
100.000
200.000
400.000
800.000
1.600.000
3.200.000
76
152
304
609
1.220
2.430
4.860
9.730
19.500
38.900
77.900
156.000
311.000
623.000
1.250.000
14
27
54
109
217
432
864
1.730
3.460
6.920
13.900
27.700
55.400
111.000
222.000
3
5
10
20
39
76
152
306
612
1.220
2.450
4.900
9.800
19.600
39.200
1
1
2
4
7
13
26
53
106
212
424
848
1.700
3.390
6.780
0
0
0
1
1
2
4
8
16
32
64
128
256
1.020
Grandezza ISO 4402
Calibratura o
conteggio ottico*
I 7.604.0/10.06
000
00
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
16
** rilevamento grandezze particelle
secondo il diametro del cerchio
della stessa superficie.
2. Determinazione di una classe
di purezza per ogni grandezza
di particella
3. Indicazione relativa alla
massima classe di purezza
misurata
* misurazione grandezze particelle
secondo dimensione più lunga.
Esempio:
Esempio:
Classe di purezza secondo
AS 4059: 7 B / 6 C / 5 D
Classe di purezza secondo
AS 4059:6 B – F
Grandezza B (5 µm o 6 µm (c)):
38.900 particelle / 100 ml
Grandezza C (15 µm o 14 µm (c)):
3.460 particelle / 100 ml
Grandezza D (25 µm o 21 µm (c)):
306 particelle / 100 ml
L'indicazione 6 B – F richiede
un conteggio di particelle nei settori
di grandezza B – F. In tutti questi
settori non deve essere superata
la rispettiva concentrazione di
particelle della classe di purezza 6.
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2.3.5
Procedura nella
valutazione dei campioni
di fluidi secondo
ISO 4406:1999,
NAS 1638 e SAE AS 4059
Si preleva un campione
rappresentativo del fluido da
controllare che viene analizzato
come segue:
Seite 17
1. Procedura manuale secondo
ISO 4407 (Potere del fluido idraulico
– Contaminazione da fluido.
Determinzione della contaminazione
da particelle usando un microscopio
per il conteggio).
Secondo ISO 4407
è descritta la procedura di
conteggio con il microscopio per
membrane. A questo scopo
vengono filtrati 100 ml del
campione da analizzare tramite una
membrana per analisi con una
dimensione media dei pori < 1 µm e
delle marcature dei settori. Oltre a
ciò sono descritte la procedura di
pulizia e la quantità massima di
particelle nel campione cieco.
Dopo l'essicazione della membrana per le analisi vengono
contati, a secondo della dimensione delle particelle da contare
10, 20 o 50 settori, i valori vengono
sommati e stimati sul diametro della
membrana.
Dato che nel caso di applicazione
della norma ISO 4407 viene contata
la dimensione più lunga della
particella, nel caso della norma
“nuova” ISO 4406:1999 viene
valutato invece il diametro del
cerchio con la stessa superficie, il
conteggio manuale delle particelle
avviene nei “vecchi” livelli > 5 µm e
> 15 µm. Come descritto sopra, i
numeri caratteristici ottenuti con
questo conteggio corrispondono ai
numeri caratteristici della “nuova”
valutazione.
2. Conteggio automatico delle
particelle
Di seguito una descrizione dei
contatori più usati di particelle
che funzionano secondo la
procedura di interferenza di
un fascio luminoso.
Nello schizzo di cui sotto
è illustrato in maniera semplificata
il principio di misurazione della
procedura di interferenza di un
fascio luminoso. La fonte di luce
manda un raggio luminoso (quasi
sempre una luce monocromatica)
ad un sensore ottico che invia un
determinato segnale elettrico.
Se una particella (nera) si trova
fra la fonte di luce ed il ricettore
fotografico, si produce un'ombra
sul diodo fotografico. Questa
ombra modifica il segnale
elettrico inviato dal sensore.
Da tale cambiamento si può
determinare la grandezza
dell'ombra che viene lanciata da
questa particella e quindi la
dimensione della particella.
Fig. 14
Fig. 13
Con questa procedura è possibile
determinare molto bene le classi di
purezza secondo ISO 4406:1987,
ISO 4406:1999, NAS 1638 e SAE
AS 4059.
Questo metodo di conteggio può
essere utilizzato soltanto con dei
campioni estremamente puliti.
In genere le classi di purezza
vengono stimate con l'aiuto di
fotografie di riferimento oppure
i campioni vengono contati
automaticamente.
Costituiscono dei fattori
di disturbo di questo principio
di misurazione dei liquidi estranei
e bollicine di gas che portano ad
una rottura del fascio luminoso
e vengono quindi anch'essi
conteggiati come particelle.
E' regola comune che il contatore
di particelle sia calibrato secondo
ISO 11943 (per ISO 4406:1999).
I 7.604.0/10.06
Innenseiten Teil 2_ital.qxd
17
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Il conteggio di particelle automatico
viene impiegato come:
Seite 18
Fig. 15
procedura on-line nella quale
il campione viene prelevato
direttamente dal sistema e
condotto nel contatore delle
particelle o il sensore è integrato
direttamente nell'impianto.
Contatore di particelle
on-line della
serie FCU 2000
oppure come procedura off-line
nella quale il campione viene
versato in un contenitore dal quale
viene mandato attraverso un
contatore di particelle.
Fig. 16
Contatore di particelle da
laboratorio con Bottlesampling-Unit
I 7.604.0/10.06
BSU8000 con FCU 8000
18
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3 Determinazione della
quantità residua di
contaminazione su
componenti
La determinazione di quantità
residue di contaminazione su
componenti avviene sulla base
di aspetti quantitativi e qualitativi.
Aspetto
quantitativo: • mg/componente
• mg/unità di superficie
(superficie bagnata
dall'olio)
• mg/kg peso del
componente
quantità particelle >
x µm/componente
• Quantità particelle >
x µm/unità di superficie
(superficie bagnata
dall'olio)
Aspetto
qualitativo: lunghezza della
particella più grande
(suddivisione
duro/morbido)
I componenti con superfici
facilmente accessibili sono degli
elementi nei quali quasi sempre
è interessante soltanto la superficie
esterna per la determinazione della
contaminazione residua. Esistono
anche delle eccezioni che fanno
parte di questa categoria, per
esempio scatole cambio, scatole
della pompa. In questi elementi
è interessante la superficie interna.
Dato che queste in genere sono
facilmente accessibili, fanno parte
del gruppo 1.
Seite 19
3.1
Procedura ad ultrasuoni
Nella procedura ad ultrasuoni
i componenti da analizzare
vengono messi in un bagno ad
ultrasuoni ed esposti a onde
ultrasoniche per un determinato
tempo con una determinata
densità di suoni e determinata
temperatura del bagno.
La contaminazione da particelle
viene sciolta grazie all’apporto di
energia e successivamente lavata
via dal componente stesso tramite
lavaggio con un liquido adatto.
La dispersione di particelle nel
fluido di lavaggio così ottenuta
viene analizzata secondo le
procedure stabilite di analisi (vedi
cap. 3.4).
E' da tener presente che sia la
densità di energia degli ultrasuoni
sia la durata dell'esposizione del
campione alle onde devono essere
indicate nel risultato. La procedura
ad ultrasuoni è particolarmente
adatta per particolari e componenti
nei quali tutte le superfici devono
essere analizzate. Si dovrebbe
evitare in linea di massima di
trattare con ultrasuoni i pezzi
in pressofusione ed elastomeri
in quanto in questo caso esiste
il pericolo che il carbonio che
si trova nel pezzo si sciolga ed
alteri l'analisi. Questi effetti devono
essere controllati prima di una
analisi ad ultrasuoni.
Componenti in cui vengono
esaminati le superfici interne
o gruppi di componenti premontati
appartengono al gruppo 2, troverete
le procedure di analisi per questi
ultimi nel capitolo 4.
I 7.604.0/10.06
Si conoscono due metodi secondo
i quali può essere effettuata la
determinazione della
contaminazione residua di
componenti del gruppo 1:
19
Innenseiten Teil 2_ital.qxd
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Seite 20
3.2
Procedura di lavaggio
3.3
Procedura di vibrazione
Componenti con superfici
facilmente accessibili o quelli in
cui soltanto delle superfici parziali
sono da analizzare vengono
analizzati secondo la procedura
di lavaggio. In questo caso la
superficie da analizzare in un
ambiente pulito secondo una
determinata definizione viene
lavato con un fluido da analisi che
è pulito anch'esso secondo una
determinata norma. Prima
dell'analisi si crea un “provino
cieco” nel quale tutte le superfici
ambientali, p.es. la vasca di
raccolta vengono sciacquate e
questo “valore cieco” viene rilevato
come contaminazione base
dell'apparecchiatura di analisi.
Il fluido di lavaggio viene
successivamente analizzato
in funzione delle procedure
stabilite di analisi.
Questa procedura viene usata
soltanto molto raramente dato
che è difficile da riprodurre
manualmente. Nell'impiego di
macchine automatiche a scossa,
p.es. come vengono usate nei
laboratori chimici, i risultati
possono essere riprodotti.
Nei componenti si tratta
di particolari che si possono
chiudere e le cui superfici interne
devono essere analizzate
(p.es. tubi, serbatoi). E' essenziale
che le particelle all'interno del
componente vengano asportate
dopo la procedura di vibrazione.
La seguente tabella mostra una
comparazione delle varie
procedure di analisi per l'analisi di
singoli componenti o gruppi
costruttivi:
settore di aria pura
Durchführung
Fig. 17
pistola
Metodo di lavaggio
Ultrasuoni
Attuazione
I componenti vengono
lavati con un fluido di
analisi in un ambiente
successivamente
pulito secondo
definizione
Attuazione
I componenti vengono
esposti a radiazioni
ultrasonori in una
vasca ad ultrasuoni
e successivamente
avati con il fluido da
analisi
Applicazione
Componenti in cui
vengono analizzati
delle superfici
parziali e nei quali
l'ultrasuono potrebbe
danneggiare le
superfici.
Applicazione
Componenti di
piccole dimensioni
e componenti in cui
tutte le superfici sono
da analizzare (la
dimensione del
componente dipende
dalla vasca ad
ultrasuoni).
vasca di raccolta
valvola di ventilazione
e di intercettazione
supporto per membrana
valvola di
intercettazione
Anwendung
filtro del
sistema
+
Componenti di
costruzione semplice
con superfici
facilmente accessibili
pompa
per vuoto
serbatoi
di riserva
attacco aria
compressa
Analisi veloce
Riproducibilità
Riproducibilità
Tempo lungo per
l'analisi L'energia
si ripercuote
sulle superfici
La superficie deve
essere risciacquata
Nessuna norma valida
Normativa in
preparazione
I 7.604.0/10.06
I settori contrassegnati in ROSSO
sono i settori di lavaggio, i settori
contrassegnati in BLU vengono
indicati come settore di analisi.
Nella realtà, tramite delle valvole
adatte, i due circuiti sono
comandati in maniera tale da
rendere possibile la commutazione
tra i due serbatoi di riserva.
Lo schizzo mostra lo schema
semplificato.
20
Il liquido di analisi viene alimentato
con una pressione di 4-6 bar
e quindi trasportato nel locale delle
analisi attraverso il filtro di sistema
e la pistola a spruzzo. Il filtro di
sistema serve a far sì che il liquido
di analisi venga spruzzato sulla
superficie da controllare con una
pulizia ben definita. Il liquido carico
di particelle si riunisce nella vasca
di raccolta e viene filtrato per
mezzo di vuoto attraverso la
membrana di analisi. La membrana
così ottenuta viene analizzata
secondo i metodi di analisi descritti
di seguito.
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Seite 21
3.4
Procedura di analisi
La valutazione dei fluidi di lavaggio
caricati di particelle può avvenire
secondo diversi punti di vista.
Nel caso di componenti fortemente
contaminati è adatta la cosidetta
“analisi gravimetrica”, nel caso
di componenti molto puliti invece
è adatto un conteggio delle
particelle.
*in alternativa anche quantità particelle / kg peso componente.
I 7.604.0/10.06
La seguente tabella descrive le
singole procedure di analisi:
21
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Seite 22
La seguente tabella descrive i
settori di impiego delle procedure
di analisi e valutazione:
Analisi
Gravimetria
Metodo di analisi
Lavaggio Ultrasuoni
Lavaggio Ultrasuoni
prova di funz.*
Componenti semplici p.es. superfici facilmente
access. ruote dentate
E
E
E
E
NE
Componenti
E
NE
E
NE
BE**
BE**
NE
BE**
NE
E
E
E
E
E
NE
BE**
NE
BE**
NE
E
BE**
NE
BE**
NE
E
p.es. superfici interne
Conteggio particelle
tubi, serbatoi
Componenti complic
p.es. componenti. con
vari fori o canali
piastre di comando
Componenti semplici p.es. superficie
da analizzare
sensore ad immersione
Sistemi
p.es. superfici interne
Guida dei sistemi
Common Rail
Sistemi complicati
I 7.604.0/10.06
E=
BE =
NE =
*=
** =
22
p.es. valvole, pompe
può essere utilizzato
utilizzabile limitatamente
non utilizzabile
capitolo 4 “analisi della pulizia di sistemi completi sul banco prova”.
deve essere garantito che le particelle distaccate possano essere lavate via dal componente.
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4 4 Analisi della pulizia di
componenti e sistemi
completi sul banco
prova di lavaggio
La pulizia di componenti e sistemi
che passano attraverso un banco
di lavaggio o un banco prova può
essere rilevata, sotto determinate
circostanze, tramite la purezza del
fluido di prova. Per conferire
validità a questo metodo di analisi
indiretto vengono quasi sempre
effettuati precedentemente dei
controlli manuali.
Così vengono lavati manualmente
p.es. i tubi flessibili ed i risultati
vengono analizzati secondo i
metodi presentati nel capitolo 3.
Parallelamente a ciò le purezze dei
fluidi di prova vengono determinate
sul banco prova al ritorno, quindi
dopo il componente.
Se qui si nota una correlazione fra
il valore manuale e quello
automatico (indiretto), si potrò
scegliere in futuro l'analisi del
valore indiretto come metro di
qualità.
Seite 23
4.1
Corrente turbolenta
Il numero di Reynolds
Il numero di Reynolds descrive lo
stato della corrente di fluidi come
caratteristica adimensionale. Di
seguito una breve spiegazione
della struttura del numero di
Reynolds con l'esempio della
corrente che passa in un tubo.
Nel calcolo del numero di Reynolds
si trascurano le forze dei pesi.
Di regola sono soltanto le forze
di pressione, d’attrito FR e le forze
d’inerzia FT che attaccano gli
elementi idraulici ed i loro corpi che
vengono lavati dalla corrente.
Questi ultimi devono essere
in equilibrio in tutti i punti della
corrente. Se il rapporto di forza
d’attrito e d’inerzia in punti simili
P1 e P2 è uguale siamo
in presenza di correnti simili.
Il cosiddetto numero di Reynolds
Rekrit dipende dalla viscosità
cinematica v, dalla portata Q del
fluido e dalla geometria della
condotta del flusso. Se il numero di
Reynolds di un flusso è minore del
Re krit, si tratta di una corrente
laminare. Nel caso di valori
superiori a Re krit siamo in
presenza di una corrente
turbolenta. Di seguito indicazione
del numero di Reynolds critico
per olio
Re krit olio = 1900 – 3000
(fonte: Kahrs, M.: perdita di pressione nelle
condutture di comandi oli idraulici; VDI
forschungsheft 537, Düsseldorf 1970)
Fig. 18
Correnti simili attorno
a vari cilindri
Il banco di lavaggio per l'analisi
della quota residua di
contaminazione di sistemi deve
presentare le seguenti
caratteristiche:
Tenendo conto delle caratteristiche
su indicate risulta l'equazione
seguente per il numero di
Reynolds:
Re =
velocità media * diametro interno tubo
Re = 21220*
viscosità cinematica
Q
vale per tubature e tubi flessibili
di * v
mit: Q = portata (l/min) ,
v= viscosità cinematica (mm2/s)
e
d= diametro interno tubo (mm)
I 7.604.0/10.06
1. Il lavaggio deve avvenire con
un flusso il più turbolento possibile.
2. Il fluido usato deve avere un
effetto disperdente.
3. Il fluido deve attraversare tutti
i canali e le superfici.
4. Con la pulsazione durante
il lavaggio il rendimento del
lavaggio viene migliorato.
23
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07.11.2006 10:43 Uhr
Seite 24
4.2
Effetto disperdente
La seguente tabella mostra la
differenza fra corrente laminare e
turbolenta.
Fig. 19
Corrente laminare
Corrente turbolenta
Tutte le particelle si muovono
senza mischiarsi.
Tutte le particelle vengono
costantemente mischiate.
Il tracciato di una particella viene
descritto con il filo della corrente.
Il tracciato di una particella
non può essere predetto.
Ripartizione della velocità
in parallelo (vale per tubi).
Ripartizione delle velocità
relativamente uniforme
(forma parabolica appiattita).
L'olio di lavaggio usato deve avere
un effetto disperdente per rendere
possibile lo staccarsi ed il trasporto
delle particelle. Degli oli fluidi
speciali di lavaggio su base di olio
minerale possono contribuire
notevolmente al miglioramento
dell'effetto di lavaggio. Riducono
le forze di adesione fra le particelle
di sporco e le pareti della tubatura.
Bagnando bene le superfici essi
scorrono fra le particelle di sporco
e la parete e conducono così al
distacco. Facendo delle prove
abbiamo avuto la dimostrazione
che un cambiamento del fluido di
lavaggio da un fluido di esercizio
ad un olio di lavaggio può portare
ad un miglioramento 4 volte
superiore della pulizia dei
componenti/sistemi.
Tali oli di lavaggio devono essere
compatibili con il fluido di esercizio
successivamente usato, fluidi che
non sono compatibili fra di loro
possono portare nel successivo
esercizio al
formarsi di schiuma
blocco del filtro
formazione di fanghi nel sistema.
Il numero di Reynolds
è inferiore a Re krit
Fonte:
Università di Würzburg
Lezione tecnica delle correnti
Il numero di Reynolds è superiore
a Re krit
Nel suddetto disegno
è rappresentato la corrente
laminare a forma parabolica in
un tubo. Da ciò risulta che la
velocità del flusso, nel caso di
corrente laminare, è più elevata
nel centro del tubo (punta della
parabola) che alla sua parete.
I 7.604.0/10.06
Nel caso della corrente
turbolenta questa parabola si
allarga (se si considerano i valori
medi) in quanto nella corrente
turbolenta sono attive anche delle
correnti trasversali. Queste fanno
si che la velocità della corrente
nelle vicinanze delle pareti
del tubo aumenta.
Questo effetto viene sfruttato
in fase di lavaggio di sistemi
in quanto tale aumento di velocità
della corrente fa si che le particelle
che si sono depositate alla
parete del tubo vengano staccate
e lavate via.
24
07.11.2006 10:43 Uhr
4.3
Passaggio del fluido
attraverso tutti i canali
e le superfici
Nell'effettuare le prove bisogna
naturalmente prestare attenzione
al fatto che tutte le superfici
e canali del sistema vengano
bagnati durante il lavaggio.
Seite 25
4.4
Corrente pulsante
nel lavaggio
Anche la corrente pulsante
o l'inversione della direzione della
corrente portano ad un migliore
distacco delle particelle aderenti.
In questo caso l'effetto principale
viene causato da forze alternanti
nelle particelle da staccare.
Si ottiene lo stesso effetto con
ultrasuoni o altri apparecchi per
la produzione di vibrazioni.
Fig. 20
4.5
Esecuzione di un controllo
di pulizia su un banco di
lavaggio
Nel caso di sistemi completi
o subsistemi che percorrono una
prova di funzionamento è possibile
determinare la pulizia di tali sistemi
su un banco di lavaggio o banco
di prova di funzionamento
(= banco di lavaggio).
Tale procedura viene impiegata
per pompe, cilindri, trasmissioni,
unità di comando, servosterzi,
blocchi valvola ecc.
Dopo essersi assicurati che
il banco di lavaggio possiede
le predette caratteristiche l'analisi
si svolgerà nel seguente modo.
Prima di effettuare l'analisi, il banco
di lavaggio viene portato ad una
pulizia ben definita in maniera tale
che la contaminazione base del
banco prova non influisca sul
risultato di misurazione.
Successivamente questa pulizia
base viene rilevata e annotata.
Il lavaggio di tubature/tubi flessibili
e sistemi idraulici può essere
eseguito con un gruppo di
filtrazione HYDAC.
I parametri rilevati sono:
prova di pressione
lavaggio
documentazione del successo
di lavaggio
I 7.604.0/10.06
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4.5.1
Determinazione della
contaminazione globale di
un sistema
Il punto di prelievo del campione
per un contatore automatico di
particelle è prima o dopo il pezzo
in prova dal quale passa il flusso
direttamente. Se il risultato
dell'analisi deve essere
determinato in aggiunta anche dal
punto di vista gravimetrico,
il fluido completo del campione
viene raccolto e filtrato attraverso
una membrana da analisi
oppure un supporto della
membrana in-line con la relativa
membrana da analisi viene
integrato nel tubo di ritorno.
Ora il pezzo in prova viene
analizzato con l'aiuto del
programma di prova
precedentemente preparato e le
classi di pulizia vengono annotate
in parallelo.
Esempio pratico 1:
La seguente illustrazione mostra
l'andamento dell'analisi su un
banco di prova per pompe.
Seite 26
Dopo 5 minuti di prova il numero di
giri della pompa è stato aumentato
fino a raggiungere il numero di giri
massimo. Con questa procedura
è stata eliminata la contaminazione
da particelle. Successivamente
il sistema diventa sempre più
pulito. Siccome anche dopo 1 ora
di tempo di prova (lo standard sono
10-15 minuti) viene ancora
eliminata della contaminazione
da particelle, la classe di purezza
del fluido nel ritorno (blu = dopo
il pezzo in prova) non raggiunge
mai la stessa purezza che prima
del pezzo in prova.
Questa procedura è adatta per
controllare velocemente ed in
maniera semplice la pulizia di
forniture di serie, documentarla
e terminare la procedura di
lavaggio quando il valore
desiderato è stato raggiunto.
Con l'inclusione del circuito di
misurazione nel sistema di
comando del processo di
produzione è inoltre possibile
rilevare velocemente eventuali
irregolarità ed adottare le misure
adeguate. L'obiettivo di un controllo
costante della pulizia è il controllo
della sicurezza del processo
relativo alla pulizia del sistema
all'atto della consegna.
Con una tale premessa è possibile
intervenire velocemente nel caso di
una maggiore contaminazione del
sistema. Se queste misurazioni
vengono effettuate soltanto una
volta al giorno, potrebbe essere
interessata un'intera produzione
giornaliera che quindi deve essere
ripassata. Da ciò risultano dei costi
inutili che possono essere evitati
con l'installazione di una procedura
di misurazione costante.
Per la misurazione di riferimento
il sistema viene smontato dopo
lo svolgimento della prova, se
possibile, ed i singoli elementi
vengono analizzati con l'aiuto
della procedura di lavaggio.
Fig. 21
per esempio:
Stato di consegna:
17 / 15 / 12 secondo ISO 4406:1999
1. Punto di avvertimento: 18 / 16 / 13 con 3 misurazioni successive
I 7.604.0/10.06
2. Segnale di arresto:
26
Nel superamento della classe di pulizia limite
18 / 16 / 13 con 2 misurazioni successive
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5 Contamination
Monitoring
L'affidabilità di sistemi idraulici può
essere influenzata fortemente dalla
contaminazione da particelle che
si trovano nel sistema nella fase
di avviamento. Il rischio di guasti
durante i primi minuti o ore di
esercizio è particolarmente elevato
in quanto le particelle estranee
entrate durante il montaggio sono
ancora molto grandi e quindi
possono causare dei guasti
improvvisi. Nell'ulteriore esercizio
del sistema queste particelle
di grosse dimensioni vengono
triturate in particelle più piccole e
questo processo di sminuzzamento
può fare si che dei danni alle
superfici dei componenti del
sistema si verifichino. La
conseguenza di ciò sono perdite,
rendimento ridotto o una riduzione
della durata di vita dei componenti.
Seite 27
Nell'ambito di un Contamination
Monitoring tutti i processi di
produzione o montaggio ritenuti
importanti vengono controllati in
funzione del loro stato di pulizia.
I metodi di analisi sono stati
descritti nel capitolo 4.
E' particolarmente importante
per uno svolgimento senza
difficoltà del contamination
monitoring che gli operatori
abbiano una buona preparazione
e conoscenza.
In molti casi viene usato un filtro
a maglia fine per la pulizia veloce
del fluido del sistema durante la
messa in servizio. Nel settore
automobilistico ciò non è possibile
generalmente nei sistemi che si
trovano nel veicolo (costituiscono
delle eccezioni: cambi e motori).
Il Contamination Monitoring
comincia nell'ambito della
produzione e del montaggio.
Con la realizzazione del
Contamination Management
è possibile tener lontano dai
sistemi una grossa parte della
contaminazione da particelle
attualmente ancora presente.
Come risultato abbiamo dei
risparmi sui costi grazie a minori
scostamenti delle caratteristiche
nei banchi prova che vengono
causate in seguito ad un
improvviso incollaggio delle
particelle in componenti sensibili
dei sistemi ed anche minori costi
relativi a garanzie. Ulteriori dettagli
a questo proposito in capitolo 9.
I 7.604.0/10.06
Di seguito una descrizione relativa
all'obiettivo, la programmazione e
la realizzazione di una
certificazione del processo:
27
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5.1
Programmazione
5.2
Attuazione
Prima di tutto viene fissato
l'obiettivo del contamination
monitoring, p.es.:
I campioni di fluido e di componenti
vengono prelevati a campione
e stoccati in maniera tale da
evitare una qualsiasi penetrazione
aggiuntiva di contaminazione.
Nel caso di campioni di fluidi
vengono usati dei vetrini per
prove ed i componenti vengono
adeguatamente imballati in imballi
puliti secondo definizioni ben
precise.
Determinazione della condizione
effettiva
Controllo delle fluttuazioni tra
intervalli di produzione diversi
Controllo dei processi di lavaggio
Compensazione condizione
effettiva-nominale
5.3
Ispezione della linea di
produzione e di montaggio
Alcune fonti di contaminazione
sono visibili all'occhio esperto con
l'ispezione della linea di produzione
o di montaggio. Per questo motivo
una tale ispezione avviene durante
la certificazione. Le conoscenze
acquisite vengono quindi
confrontate con i risultati esistenti
e ne vengono tratte le conclusioni.
L'analisi avviene secondo
istruzioni ed in base ai metodi
descritti nei capitoli 3 e 4. Oltre
a ciò viene redatta una precisa
documentazione delle conoscenze
acquisite.
Determinazione dei punti di prelievo
del campione
Con l'aiuto di un programma di
produzione vengono stabiliti durante
la fase di programmazione i punti
di prelievo dei campioni per
componenti e campioni di fluidi.
Oltre a ciò i collaboratori che sono
coinvolti nel contamination
monitoring prendono confidenza
con gli obiettivi e la procedura.
IMPORTANTE:
La produzione deve andare avanti
come per il passato. Non possono
essere installati dei livelli di pulizia o
qualcosa di simile aggiuntivi. Il
Contamination Monitoring NON
serve al controllo della qualità dei
collaboratori bensì al rilevamento
della causa delle fonti di
contaminazione!
Nella raffigurazione seguente
è rappresentato una sezione
di una linea di lavorazione:
Fig. 22
Settore parziale lavorazione scatola
Entrata merce
BAZ
componente
lavaggio
componente
KSS
I 7.604.0/10.06
BAZ = centro di lavoro
28
Nella raffigurazione di cui sopra
sono contrassegnati i processi di
lavorazione ed i rispettivi punti di
prelievo dei campioni. In realtà ciò
avverrà in maniera più dettagliata
per quanto riguarda i punti di
prelievo dei campioni di fluido.
Viene descritto in quale punto,
p.es. il numero dell'attacco
minimess, è stato prelevato il
campione del fluido.
Linea di montaggio
stoccaggio
componente
Fluide
di lavaggio
montaggio
componente
pezzo
in prova
componente
riempimento
componente
fluido
di test
fluido di
riempimento
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5.4
Risultati
I risultati di questo Contamination
Monitoring descrivono la
condizione al momento del
prelievo del campione.
Di seguito la descrizione di
un possibile risultato:
Fig. 23
Fig. 24
Fig. 25
Ripresa al microscopio
membrana da analisi
Ripresa al microscopio
membrana da analisi
Contaminazione da particelle
di un componente PRIMA
dello stoccaggio.
Contaminazione da particelle
di un componente DOPO una
durata di stoccaggio di 2 settimane.
I 7.604.0/10.06
La raffigurazione mostra un settore
della lavorazione di una scatola.
I campioni dei componenti erano
stati prelevati prima e dopo un
impianto di lavaggio. Il risultato
mostra che tale impianto esegue
un buon lavoro ed è posizionato
bene in tale punto. Lo stoccaggio
successivo non è corretto in quanto
in questa sede la quota della
contaminazione da particelle quasi
si raddoppia.
29
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6 Redazione di una
specifica di pulizia
Con l'applicazione di una specifica
di pulizia per i componenti ed
il sistema si può garantire che
la qualità della consegna sia
costante.
Nella redazione delle specifiche di
pulizia occorre prestare attenzione
ai seguenti punti:
Livello della tecnica
Seite 31
Sarebbe opportuno suddividere
i singoli elementi o sistemi in
settori di sensibilità.
Categoria
Denominazione
Descrizione
A
poco sensibile
alle particelle
in maggioranza sistemi
a bassa pressione
con elevate tolleranze
alla rottura
B
sensibile alle particelle
sistemi in bassa
pressione con piccole
tolleranze alla rottura
C
fortemente sensible
alle particelle
sistemi in alta pressione
con piccole tolleranze alla
rottura ed elevati requisiti
sistemi nei quali la
sicurezza ha un ruolo
fondamentale
Benchmarking –
che cosa fanno gli altri?
Inglobare le esperienze
precedenti, se esistono
Definire e perseguire
il Contamination Management
come “progetto ufficiale”
Far partecipare
tutti i livelli gerarchici
Documentazione esatta
dell'evoluzione della specifica
Stabilire delle definizioni chiare
Come prossimo passo deve essere
chiarito quali sono i componenti
più sensibili del sistema. Spesso
non è possibile raggiungere nel
sistema completo lo stesso livello
di pulizia del componente durante
il montaggio.
Se si riesce ad individuare una
filtrazione adeguata PRIMA dei
componenti sensibili, si può,
prima di tale filtrazione, definire
un settore degli elementi poco
soggetti a contaminazione e dopo
il filtro un settore degli elementi
molto soggetti a contaminazione.
Per ognuna di queste categorie
di pulizia viene stabilito un valore
massimo di contaminazione da
particelle.
Di seguito illustrazione di questa
suddivisione con l'esempio di un
motore di una autovettura:
categoria
settore del motore
A
aria circuito dell'acqua
di raffreddamento
B
circuito dell'olio
a bassa pressione
C
iniezione diretta
di Diesel circuito
dell'olio ad alta pressione
Vengono inoltre definiti le purezze
dei liquidi dei singoli fluidi del
sistema o del processo.
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6.1
Struttura di una
norma di pulizia
Nella specifica di pulizia per
i componenti vengono fissati
i seguenti parametri:
1. Obiettivo della specifica
di pulizia
2. Ambito di validità
(denominazione del sistema)
3. Entità e cicli delle prove
4. Prelievo campione
5. Procedura di analisi
6. Procedura di valutazione
7. Precisioni
8. Liquidi da analisi da usare
9. Documentazione
10. Valori limite
Dato che queste specifiche
possono essere realizzate
individualmente per ogni sistema
desideriamo soffermarci su alcuni
punti ai quali occorrerebbe prestare
attenzione.
I 7.604.0/10.06
Le istruzioni di lavoro che
riguardano il prelievo
dei campioni, le procedure di
analisi e di valutazione dovrebbero
essere descritte in maniera molto
dettagliata al fine di poter garantire
un prelievo di campioni con le
stesse caratteristiche. Oltre a
ciò il risultato dell'analisi dipende
molto, in particolare nel caso di
analisi di componenti, dal fluido
da analisi usato nonché dalla
procedura adottata.
La documentazione dovrebbe
essere realizzata sotto forma di
un modulo in maniera tale da avere
sempre pronti ed accessibili tutti
i risultati. Di seguito Vi mostriamo
una proposta per un tale modulo:
32
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Esempio di una specifica
di pulizia:
1. Obiettivo della
specifica di pulizia
L'obiettivo nella realizzazione
di tale specifica è di raggiungere
una pulizia costante del sistema X.
2. Ambito di validità
(Denominazione del sistema)
Questa specifica è valida per
il sistema X con le sue serie
A, B e C. Essa comprende tutti
i particolari di acquisto e di
produzione propria. Inoltre si
definiscono in questa sede i fluidi
del sistema X relativi alla loro
pulizia.
3. Entità e cicli di prova
Si controllano 5 campioni
di ogni particolari al mese.
Se dopo 6 mesi si rileva un valore
costante di pulizia dei particolari
forniti, il ciclo di prove può essere
ridotto ad un prelievo mensile
di 2 o 3 campioni.
L'analisi dei sistemi completi prima
della consegna avviene minimo
una volta alla settimana. Sarebbe
ottimale se fosse effettuato un
cotnrollo permanente della purezza
del fluido.
4. Prelievo del campione
Il prelievo del campione dei
componenti avviene nel reparto
accettazione merce. I campioni
rappresentativi dei componenti
vengono prelevati ed imballati
a tenuta di polvere per il
trasporto nel laboratorio.
I campioni dei fluidi vengono
prelevati nei punti di prelievo
previsti ed indicati nel programma
di prova oppure si collega
direttamente l'apparecchio
di misurazione.
5. Procedura di analisi
Per l'analisi dei componenti
deve essere usata la procedura
di lavaggio. Le superfici dei
componenti vengono lavati,
in ambiente pulito come da
definizione, con il fluido di prova
(XY) che ha la purezza xx,
con pressione z bar e x ml come
descritto nel programma di prova.
La contaminazione da particelle
lavata via viene raccolta su una
membrana per analisi ed
analizzata sotto l'aspetto
gravimetrico.
Seite 33
I campioni rappresentativi dei fluidi
vengono prelevati dai sistemi nei
punti prescritti per il prelievo.
Occorre indicare la durata della
prova, il programma della prova,
le pressioni risp. numero di giri,
dunque tutti i parametri della prova.
Nel caso di prove statiche come
per esempio prove di pressione
nelle tubature e nei tubi flessibili
occorre prestare attenzione al fatto
che deve esserci un effetto di
lavaggio per determinare la pulizia
di tali componenti, cioè la prova
di pressione statica deve essere
seguita da un processo di lavaggio
dinamico al fine di rilevare l'effettiva
quantità di particelle che viene
lavata via dal componente.
6. Procedura di valutazione
Nel caso di analisi di componenti
la membrana per analisi viene
essiccata prima dell'analisi fintanto
che raggiunge un peso costante,
poi viene raffreddata e pesata.
Dopo la filtrazione la procedura
viene ripetuta. Dalla differenza di
peso risulta la “contaminazione
gravimetrica” del componente.
Successivamente le membrane
per analisi vengono esaminate
con il microscopio e le particelle
più lunghe vengono misurate.
La valutazione dei campioni di fluidi
avviene secondo ISO 4405, ISO
4407, ISO 4406: 1999 o NAS 1638.
7. Precisioni
Per poter effettuare una
misurazione sufficientemente
precisa nei campioni di
componenti, l'apparecchio di
analisi, prima dell'analisi stessa,
deve essere portato ad un residuo
di contaminazione di 0,2 mg. Ciò
viene determinato facendo una
prova cieca – cioè un lavaggio
dell'apparecchio senza il
campione.
Se il risultato dell'analisi rimane al
di sotto del valore di 0,5 mg, il lotto
deve essere ingrandito formando
così un valore medio dei risultati.
8. Liquidi per analisi da usare
Nel caso di analisi di componenti si
dovrebbe usare il seguente fluido:
ABC-XX con la classe di purezza
14 / 12 / 9 e nessuna particella
> 40 µm
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9. Documentazione
La documentazione relativa
ai risultati deve essere realizzata
su un modulo come da campione.
10. Valori limite
I componenti vengono
suddivisi in 3 classi di pulizia:
Categoria
Denominazione
Descrizione
A
poco semsibile
alle particelle
maggiormente sistemi in bassa
con grosse tolleranze alla rottura.
B
sensibile
alle particelle
sistemi in bassa pressione
con piccole tolleranze alla rottura
C
molto sensibile
alle particelle
sistemi in alta pressione con piccole
tolleranze alla rottura ed elevati requisiti
Per ognuna di queste
classi di pulizia sono valide
le condizioni di pulizia seguenti
(esempio arbitrario).
Categoria
Gravimetria
Dimensioni particelle
A
20 mg / componente
max. 4 particelle > 500 µm
dimensione max.: 400 µm
assenza di fasci di fibre
B
10 mg / componente
max. 4 particelle > 400 µm
dimensione max: 800 µm
fibre fino a 4 mm
C
5 mg / componente
max. 4 particelle > 200 µm
dimensione max: 1.000 µm
fibre fine a 2 mm
Di seguito la suddivisione
nelle singole categorie dei
componenti di una trasmissione:
Gruppo A: vasca d'olio
Gruppo B: scatola intermedia
scatola della
trasmissione,
flangia di uscita
Gruppo C: piastra della valvola
corpo valvola
piastra di centraggio
Campioni dei liquidi:
I 7.604.0/10.06
Alla fine della prova l'olio per cambi
non deve superare la purezza di
17 / 15 / 13 (c) secondo ISO 4406:
1999. L'esercizio del sistema
avviene con la purezza 18 / 16 / 14
(c) secondo ISO 4406:1999
34
11. Procedura nel caso di non
osservanza della specifica
Nel caso di non osservanza
della specifica i particolari
acquistati vengono restituiti al
fornitore. Se si verificassero dei
ritardi di produzione dovuti a
questa procedura, i componenti
verranno puliti ed analizzati presso
il nostro stabilimento per conto
ed a spese del fornitore.
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7 Fonti di contaminazione
nella produzione o nel
montaggio di sistemi
idraulici
mantenuti puliti secondo
una precisa definizione ed i
dipendenti in questi settori devono
eventualmente portare dei vestiti
speciali, per evitare anche qui
l'introduzione di contaminazione.
La contaminazione da particelle
può entrare nel sistema idraulico in
vari modi. Nella seguente
raffigurazione sono mostrati i
maggiori colpevoli dell'introduzione
della contaminazione:
Sensibilizzazione dei
collaboratori
Per raggiungere l'obiettivo “pulizia
secondo precisa definizione
dei componenti o sistemi” è molto
importante integrare in questo
processo i collaboratori di tutti
i livelli gerarchici. Spesso
si nascondono nella ricchezza di
idee e nell'esperienza dei
collaboratori – in particolare nei
collaboratori che lavorano alla
catena di montaggio e nella
produzione – degli enormi
potenziali di risparmio.
L'esperienza ha insegnato che
se i collaboratori si identificano
con la mansione a loro affidata,
la sua realizzazione è più facile
e veloce da attuare.
Fig. 26
Alcune di queste fonti di
contaminazione possono essere
eliminate in maniera molto
semplice ed economica.
Nel Contamination Management
vale la massima:
Ciò che non introduco
in un sistema, non lo devo
portare fuori!
7.1
Evitare l'introduzione di
contaminazione nella
costruzione e nel
montaggio di sistemi
idraulici
Ambiente - purezza dell'aria
In alcuni casi sarà necessario
allestire un settore pulito per
il montaggio finale di sistemi molto
sensibili alla contaminazione,
come per esempio sistemi
a combustione, freni, paraurti.
Deve 'essere verificato nel
singolo caso fino a che punto
ciò è necessario. In molti casi
è sufficiente eseguire le altre
misure descritte in questo
paragrafo.
In varie fasi della costruzione e
del montaggio di sistemi idraulici
o i loro componenti l'introduzione
di contaminazione può essere
evitata a basso costo:
Stoccaggio e logistica
Nello stoccaggio e nel trasporto
dei componenti e dei sistemi
occorre stare a attenti a che questi
ultimi siano chiusi o bene imballati.
Anche gli imballi di trasporto o di
stoccaggio devono corrispondere
alla condizione di pulizia dei singoli
componenti.
Montaggio dei sistemi
o dei subsistemi
Il montaggio di tali sistemi deve
avvenire in base ai requisiti del
sistema. Ciò significa che il settore
di montaggio ed il settore della
costruzione meccanica devono
eventualmente essere separati dal
punto di vista dello spazio al fine
di evitare un trasporto della
contaminazione. I luoghi e posti di
montaggio devono sempre essere
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7.2
Eliminazione di
contaminazione da
particelle dai sistemi
idraulici (esperienze
pratiche) e da componenti
Di regola l'eliminazione della
contaminazione da particelle da un
sistema idraulico avviene mediante
filtrazione. A seconda del tipo di
contaminazione esistono vari tipi
di filtri che possono essere usati.
Nel caso di grosse quantità di
contaminazione (p.es. lavatrici,
macchine per la lavorazione)
vengono impiegati degli impianti
di filtri a nastro o filtri a sacco.
Tali filtri hanno il compito di
eliminare dal sistema la massa
della contaminazione (spesso in
kg). Inoltre questi tipi di filtro
vengono usati anche come
filtrazione preliminare.
Seite 36
7.2.1
Impianto di pulizia
In impianti di pulizia vengono
liberati da contaminazione
(particelle, residui di fluidi di
lavorazione o di conservazione
ecc.) i singoli componenti.
La pulizia può avvenire tramite
vari processi meccanici (p.es.
iniezione, verniciatura a spruzzo,
ultrasuoni) con l'impiego di vari
fluidi di pulizia (acquoso
o con l'aiuto di solventi organici).
Hanno una influenza decisiva
sull'effetto di pulitura anche la
temperatura e la durata di
quest'ultima. Questi fattori
devono essere sincronizzati fra di
loro in maniera ottimale al fine di
ottenere un buon effetto di pulizia
in un tempo economicamente
interessante.
Fig. 27
Questi filtri grossolani adempiono
quasi sempre molto bene al loro
compito di “togliere molta
contaminazione dal sistema”.
Se tuttavia si vuole garantire una
elevata purezza costante del fluido
del sistema di precisa definizione
occorre effettuare una filtrazione
fine aggiuntiva.
Mentre la filtrazione fine garantisce
la qualità, quella grossolana ha il
compito di controllare la quantità
di contaminazione.
I 7.604.0/10.06
Diverse analisi di processi di
lavaggio hanno dimostrato che
alcuni di questi processi per lo più
costosi non meritano questo nome.
Secondo alcune voci qualcuno
di questi processi di lavaggio
viene chiamato “processo di
distribuzione delle particelle”.
Questa “caratteristica” è stata
individuata nell'analisi di
componenti che erano stati
prelevati prima e dopo un
processo di lavaggio.
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Esempio: lavaggio di tubature dopo
la piegatura
Fig. 28
Ripresa con il microscopio
membrana per analisi
Seite 37
Nell'acquisto di impianti di lavaggio
si può dare al costruttore una
indicazione relativa alla pulizia
del componente nonché alla
contaminazione massima del fluido
di lavaggio in mg/l o in una classe
di purezza che si desidera
ottenere.
Nel passato gli impianti di lavaggio
venivano suddivisi in lavaggio fine
e finissimo. Ciò rappresentava una
definizione molto imprecisa della
prestazione richiesta. Oggigiorno
viene spesso definita la quantità
residua di sporco dei componenti
da pulire.
Il tubo è stato segato e lavato
Fig. 29
Ripresa con il microscopio
membrana per analisi
L'indicazione di queste quantità
residue di sporco viene fatta in
mg/componente, mg/kg
componente, mg/unità di superfici
o concentrazioni di particelle nelle
varie dimensioni.
Inoltre vengono definite le
dimensioni massime di particelle
che possono trovarsi sul
componente lavato,
p.es. 3 particelle max. > 200 µm,
nessuna particella > 400 µm.
In un tale caso si può
procedere in due modi:
Per poter raggiungere tali valori,
i parametri sopraindicati
dell'impianto di lavaggio devono
essere sincronizzati fra di essi.
Devono essere presi in considerazione come fattori aggiuntivi
i punti quali ambiente e protezione
antinfortunistica, condizioni locali
come disponibilità di spazio e di
energia nonché portata
raggiungibile.
1. Interrompere il processo
di lavaggio se la pulizia dei
componenti dopo il lavaggio risulta
peggio di prima di tale lavaggio.
La purezza dei fluidi di lavaggio
ha una influenza decisiva sul
rendimento di lavaggio della
macchina di lavaggio.
Vantaggio:
Risparmio di costi immediato
In questa sede trattiamo tuttavia
soltanto la questione delle misure
di manutenzione dei fluidi per
il lavaggio.
Dopo averlo segato e lavato
il tubo viene piegato e lavato
L'alternativa più sensata nella
maggioranza dei casi:
2. Ottimizzazione del processo.
In questo contesto si presta
particolare attenzione ai
seguenti punti:
purezza del fluido di
lavaggio e di conservazione
aspetti meccanici (p.es. ugelli di
lavaggio otturati)
idoneità del processo di lavaggio
per i componenti da lavare
I 7.604.0/10.06
filtrazione del fluido di lavaggio
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Come misure standard di manutenzione vengono
usate le seguenti procedure:
Procedura di lavaggio Contaminazione solida
Contaminazione liquida,
non disciolta (emulsione)
Contaminazione
liquida, disciolta
X
X
Filtrazione
Filtro a nastro
X
Filtro a sacco/
di controlavaggio
X
Microfiltror
(candele/dischi)
X
Ultrafiltrazione
X
Distillazione
X
X (nel caso di elevate
differenze di punte
di elaborazione)
Separatore
X
X (differenza di densità)
Separatore di olio
X
Coalescenza
X
Nella scelta delle misure
di manutenzione dei fluidi indicate
deve essere tenuto conto anche
del tipo e della composizione
del fluido di pulitura. Se si usa
l'ultrafiltrazione bisogna
considerare che nel singolo caso
non può essere evitata una
separazione delle sostanze
di pulitura. Oltre a ciò una
ultrafiltrazione può essere
adottata soltanto nel caso di fluidi
di lavaggio prepuliti in quanto
le membrane di separazione
perdono la loro efficienza se sono
caricate di particelle di sporco.
Filtrazione come manutenzione
del fluido per la separazione
di contaminazione da particelle
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I filtri a sacco e di controlavaggio in
varie classi di finezza costituiscono
oggi l'attrezzatura standard negli
impianti di lavaggio. E' vero che
questi filtri sono adatti ad eliminare
grosse quantità di contaminazione
da un sistema, tuttavia in genere
non sono adeguati per il rispetto
di classi di pulizia predefinite.
Dovuto alla loro struttura non
oppongono una grossa resistenza,
cioè la contropressione sviluppata
attraverso il filtro è molto ridotta ed
in genere è inferiore a 1 bar.
Per questo motivo questo tipo
di filtro viene spesso impiegato
per la portata principale
nell'alimentazione del fluido di
filtrazione nella camera di lavaggio
o risciacquo. Per il controllo della
funzionalità i corpi dei filtri sono
dotati di manometri.
38
Nei filtri a sacco c'è il rischio che
il sacco venga distrutto per via
del sovraccarico e che grosse
quantità di contaminazione
vengano liberate. Si raccomanda
quindi di stabilire in aggiunta degli
intervalli minimi per la sostituzione
e di controllare regolarmente la
purezza del fluido di lavaggio oltre
ai parametri standard come valori
pH o numero di germinazione.
Si definiscono sempre di più i valori
della contaminazione residua dei
componenti che vengono stabiliti
come criterio di certificazione
per l'impianto di pulizia. In
questo contesto è determinante
il mantenimento costante
di tali valori. In questo caso
è assolutamente indispensabile
che la qualità del fluido di
filtrazione venga mantenuto ad un
livello elevato e costante.
Di seguito la descrizione di un
esempio ottenuto dall'esperienza
pratica.
Presso un noto fornitore
automobilistico si dovevano pulire
degli alberi a camme e portarli ad
una pulizia di una definizione di 9
mg/pezzo. La situazione di
partenza era la seguente:
Dati tecnici della macchina
di lavaggio esistente:
Volume serbatoio: 80 l
Capacità
della pompa: 250 l/min (pompa
centrifuga)
Detersivo: Ardox 6478 – chemetall
Concentrazione: 2,3 – 3 %
Ciò può essere ottenuto
impiegando un filtro fine con una
quota di separazione assoluta e
costante. Per lo più si usano qui
dei filtri a candela o a disco. Il
vantaggio di questi tipi di filtro
rispetto agli elementi filtranti
idraulici standard è l'elevata
capacità di assorbimento dello
sporco che tali filtri ottengono
grazie al loro effetto in profondità.
Dovuto all'elevata quota di
separazione dello sporco che
questi filtri presentano si ottiene
l'eliminazione di una grande
quantità dello stesso dal fluido di
filtrazione ciò che può avere come
conseguenza che il filtro si
esaurisca in fretta e si blocchi.
Con una combinazione di filtri per
l'eliminazione della massa di
sporco dal sistema ed i filtri fini
assoluti si può ottenere una
sufficiente durata unitamente
ad un'ottima purezza del fluido
di lavaggio.
Temperatura bagno: 50 °C ca.
Filtrazione: filtro di controlavaggio
dopo la pompa,
finezza 50 µm
Dati di processo:
Sostituzione bagno: una volta alla settimana
Portata: 3.000 – 4.000 pezzi/giorno
Ciclo di lavaggio: 15 s/pezzo
Problemi:
Intasamento del serbatoio
Qualità insufficiente dopo 2-3 giorni
Oscillazione del contenuto di
contaminazione dei componenti
prima dell'impianto: 30-50 mg
Costi per la pulitura dei
componenti massimo 0,008 €
I costi per la pulizia non possono
aumentare, nonostante ciò
la qualità deve migliorare
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Obiettivo dell'ottimizzazione
dell'impianto di pulizia:
Raggiungimento del valore
di contaminazione residua
di 9 mg/albero a camme max.
Purezza del fluido di lavaggio
a < 30 mg/litro
Aumento della durata del
fluido di lavaggio, cioè risparmio
di costi per la sostituzione
Evitare l'intasamento del
serbatoio, cioè risparmio di
tempo per il lavaggio
Si dovrebbe ottenere un impianto
di lavaggio richiedente poca
manutenzione che lava gli alberi
a camme fino ad un contenuto
di sporco residuo di 9 mg/pezzo
e ciò con costi ridotti.
La durata del fluido per il lavaggio
è stata prolungata da 1 a 8
settimane. Non si è più verificato
alcun intasamento del serbatoio.
La sostituzione del fluido di
lavaggio è stata effettuata a causa
di un maggiore contenuto di
cloruro e non per lo sporco.
I valori di contaminazione residua
di 9 mg/albero a camme max.
e 30 mg/litri fluido del bagno max.
(con l'impiego di una membrana
di 5 µm per l'analisi) sono stati
raggiunti e vengono mantenuti
costantemente a questo livello.
La durata dei filtri a sacco
economici è di 2 settimane.
La durata dei filtri assoluti
Dimicron® della ditta HYDAC
è di 8 settimane.
Considerazione economica
Investimento
€
Filtrazione in off-line
Spese correnti
€
Risparmio
€/anno
5.000 ,--
Costi di filtrazione
7.500 ,--
Maggiore
durata del fluido
10.000,--
Minori costi per
ripassatura
non è possibile fare
un calcolo.
Periodo di guasto della
macchina di lavaggio
non è possibile fare
un calcolo.
Grazie all'ottimizzazione delle
misure di manutenzione del fluido
di questo impianto di lavaggio
è stato raggiunto un miglioramento
della qualità senza perderci in
sicurezza di processo del lavoro
e senza costi aggiuntivi, cioè
i costi per il lavaggio restano fermi
a 0,008 €/albero a camme come
veniva richiesto all'inizio del
progetto.
Questo esempio evidenzia il fatto
che prima di procedere ad una tale
ottimizzazione oppure anche nel
caso di impianti nuovi è necessario
conoscere molto bene le
condizioni come pulizia dei
componenti PRIMA dell'impianto,
portata, dettagli tecnici, obiettivi
per garantire un successo.
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Risultato dell'ottimizzazione
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7.2.2
Prova di funzionamento
Con il riempimento del sistema
oppure nella prova di
funzionamento la maggior parte dei
sistemi entra in contatto per la
prima volta con il fluido di esercizio.
In questa fase di lavoro esiste una
grande possibilità di influenzare in
maniera decisiva la pulizia finale
del sistema globale. Con una
filtrazione adeguata dei fluidi di
riempimento e da test è possibile
raggiungere in poco tempo un
miglioramento della pulizia del
sistema nella consegna o nella
messa in servizio dei sistemi
stessi.
Allo stesso modo di una macchina
di lavaggio anche la pulizia
dei prodotti finali può essere
comandata tramite la prova
di funzionamento.
In alcune aziende vale il detto:
“Il banco prova è la nostra ultima
macchina di lavaggio”.
I 7.604.0/10.06
Questa affermazione è senz'altro
vera, nell'esperienza pratica
si rivela tuttavia come procedura
costosa. Nell'attuazione di misure
per la sicurezza del processo per
la fornitura di sistemi con una
pulizia predefinita ciò rappresenta
comunque il punto di partenza.
40
Il seguente schizzo mostra la
struttura base di principio della
maggioranza dei banchi prova.
Fig. 31
Seite 40
Su un banco prova avviene, oltre
alla prova di funzionamento, anche
il collaudo dei pezzi e dei sistemi.
Come effetto collaterale si verifica
spesso un effetto di lavaggio del
sistema da controllare. Questo
effetto può essere sfruttato,
con una misura mirata di
manutenzione del fluido ed
un controllo della pulizia,
per garantire una condizione
di pulizia predefinita e sempre
costante per la consegna dei
sistemi.
Il controllo della pulizia fornisce
una indicazione relativa alla
stabilità di processo delle
procedure di produzione e di
pulizia precedenti. Tramite un
controllo costante della purezza
del fluido da test viene spesso
documentata la pulizia dei sistemi
globali forniti. Questa strada viene
seguita nell'idraulica mobile, nelle
turbine oppure nelle macchine
continue in fase di consegna risp.
messa in servizio per mostrare
al cliente finale che il suo sistema
è stato consegnato con la pulizia
secondo la definizione stabilita.
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1. esempio:
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Fig. 32
Il seguente studio mostra la
procedura di pulizia di una pompa
in fase di messa in servizio*:
La purezza del fluido da test
prima del pezzo in prova viene
mantenuta, adottando delle
misure adeguate, ad una classe
di purezza di 16 / 14 / 11 (c).
Dopo 5 minuti di prova il volume
della pompa viene aumentata per
breve tempo fino a raggiungere
il valore massimo. Dopo 10 minuti
la prova è terminata.
In questo caso il contenuto
di sporco del pezzo in prova,
dopo ultimazione della prova,
era di 1 mg per kg di peso del
componente.
* capitolo 4 “analisi della pulizia
di sistemi globali sul banco prova
di lavaggio”
Fig. 33
Esempio: banco prova di una
valvola con filtrazione 5 µm
Come si può vedere nella
rappresentazione di cui sopra,
la concentrazione di particelle
si riduce costantemente nei primi
4 minuti nel corso della prova.
Quando la pompa dopo
5 minuti lavora a pieno regime,
la concentrazione di particelle
sale di colpo. I successivi 5 minuti
vengono poi impiegati per la pulizia
del sistema.
Vedi anche capitolo 4.5 “Attuazione
di un controllo di pulizia su un
banco prova di lavaggio”. Il banco
prova di lavaggio ivi descritto
serviva come oggetto sperimentale
per determinare il tempo ottimale
di lavaggio nella prova di
funzionamento delle pompe.
Qui si pone ora la domanda:
“Quanto sono pulite le valvole che
escono da questo banco prova?”
La procedura di lavaggio può
essere monitorata smontando ogni
tanto le valvole in un ambiente
pulito predefinito e valutando la
contaminazione dei singoli
particolari.
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Fig. 34
La classe di purezza raggiunta
di un fluido di prova: NAS 3
41
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7.3
Stoccaggio, logistica
ed ambiente
I 7.604.0/10.06
Purtroppo oggi lo stoccaggio
non adeguato di componenti
è all'ordine del giorno. Delle
guarnizioni che vengono
consegnate pulite ed imballate
in sacchetti alla linea di montaggio
vengono sballate e messe in
contenitori sporchi per ridurre il
costo del montaggio. Questi aspetti
vengono quasi sempre trascurati
e non si tiene conto di un grande
potenziale di risparmio che può
essere sfruttato in maniera
semplice con un imballaggio
ed uno stoccaggio migliorato.
42
Seite 42
7.4
Particolari di
acquisto e particolari
di produzione propria
Con delle specifiche di pulizia
adatte sia per particolari interni
sia per quelli esterni di acquisto,
l'immissione di particelle nei
sistemi può già essere ridotta
in precedenza.
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8 Lavaggio di messa in
servizio
Si sceglie questa procedura
soprattutto per i grandi sistemi
per poter comandare la messa
in servizio senza grande logorio.
La filtrazione del banco prova
deve essere progettata in maniera
tale che nella successiva analisi
venga eliminata dal sistema da
controllare la contaminazione in
precedenza eliminata e che la
successiva misurazione non
venga alterata. In alternativa
si può misurare e documentare
durante l'intera misurazione la
pulizia effettuata prima della
prova del pezzo.
Analisi del sistema idraulico di
una gru mobile
Fig. 35
Se questo decorso è noto per
un sistema, la prova di pulizia può
essere effettuata alla fine della
prova di funzionamento e quindi
si può descrivere la pulizia del
sistema dopo la messa in servizio.
In questo modo può seguire un
controllo del processo veloce
e sicuro con il controllo della
serie/messa in servizio di sistemi.
Il tempo impiegato per questa
procedura di lavaggio dà delle
indicazioni relative all'immissione
di sporco in fase di montaggio.
I 7.604.0/10.06
Dopo 6, 8 e 10 minuti si faceva
uscire il braccio telescopico.
In questo caso si può notare
chiaramente che ad ogni
collegamento di un nuovo
settore veniva lavata via della
contaminazione sedimentata.
43
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9 Considerazione
economica
I punti chiave del Contamination
Management sono costituiti dal
controllo dei costi e del successo.
Nel controllo dei costi sono inclusi i
seguenti costi:
costi di garanzie
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Come ulteriore passo è stata
trasmessa una norma di pulizia ai
fornitori che vengono addestrati e
periodicamente controllati.
In questo calcolo economico
è compreso anche il costo per
il Contamination Management
(seminari, costi di consulenza,
costi di analisi).
Gli effetti di questa ottimizzazione
furono i seguenti:
minore usura degli utensili
nella lavorazione delle superfici
maggior durata dei fluidi di
lavorazione
costi per l'energia
(p.es. raffreddamento e nuovo
riscaldamento di macchine
di lavaggio per la sostituzione
del fluido)
maggiore efficacia dei successivi
processi di lavaggio in quanto
l'immissione di sporco era
minore grazie a stoccaggio
e lavorazione ottimizzati
costi del banco prova
(tempo del pezzo in prova)
maggiori intervalli fra le sostituzioni
dei fluidi di lavaggio e risciacquo
e quindi risparmio di “turni di lavoro
al sabato”
costi per utensili nel caso
di macchine per la lavorazione
(maggiore usura per via
dell'elevata concentrazione
di particelle
meno guasti ai banchi prova,
cioè nel caso di scostamenti dalle
caratteristiche questo sistema
viene controllato fino a 3 volte.
Questi “giri zero” sono stati ridotti
del 90 % e quindi è stata
aumentata la produttività
costi del fluido (macchine
di lavaggio, banchi prova,
macchine per la lavorazione)
costi mano d'opera (ripassatura,
pulizia di macchine lavatrici,
macchine per le lavorazioni)
riduzione dei costi di garanzia del
50 % in quanto la causa principale
per guasti era rappresentata dalla
contaminazione da particelle che
aveva come conseguenza delle
mancanze di tenuta ed una
regolazione imprecisa del sistema
costi dei filtri
La seguente considerazione
economica descrive, con l'aiuto
di un esempio, il successo di
un Contamination Management.
Nel presente caso - una linea
di produzione nell'industria
automobilistica – vengono costruiti
3.000 sistemi al giorno. Si lavora
260 giorni all'anno. In occasione
di un Contamination Monitoring
è stato rilevato che la purezza
del fluido del banco prova,
le condizioni di stoccaggio
nello stoccaggio intermedio
ed il processo di lavoro dovevano
essere migliorati. I costi per tale
ottimizzazione ammontavano
a quanto descritto di seguito:
riduzione del tempo per
il banco prova
Purtroppo non ci sono stati
concessi per la pubblicazione
i singoli dati di questo risparmio.
In base ad un calcolo economico
fatto da un cliente internamente
il risparmio ottenuto per ogni
sistema è stato di 0,60 €.
Se si suddivide questa cifra sulla
produzione annuale di 780.000
sistemi, si ottiene un risparmio di:
468.000,-- €
Banchi prova (5 pz)
6.500,-- * 5 = 32.500,--
Condizioni di stoccaggio
Coperture per i pallets
Macchina di lavaggio
per la pulizia
2.500,--
Processo di lavorazione
Manpower/pulitura
Filtrazione
Costi di consulenza
Totale:
50.000,-750,-- * 7 = 5.250,-1.250,-- * 7 = 8.750,--
Costi correnti / anno [€]
7.500,-- * 5 = 35.000,--
25.000,-2.000,-- * 7 = 14.000,--
10.000,--
1.750,--
109.000,--
75.750,--
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Investimento unico [€]
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10 Contamination
Management
nell'esperienza pratica
Nei precedenti capitoli è stato
verificato l'effetto della
contaminazione da particelle sulla
durata di vita e l'affidabilità di
sistemi idraulici, come avviene la
specifica di pulizia dei fluidi o dei
componenti e come viene eseguito
un Contamination Monitoring.
Dall'applicazione del
Contamination Managment
risultano i seguenti doveri per le
parti contrattuali:
Fornitore:
Garanzia della condizione di
fornitura del prodotto secondo
precisa definizione.
Gli imballaggi dei prodotti
devono essere tali da evitare
l'immissione di contaminazione
aggiuntiva durante il trasporto
e lo stoccaggio dei prodotti.
Costruttore dei sistemi:
Trasporto, stoccaggio
e disimballaggio attento dei
prodotti. Conservazione pulita
dei prodotti dopo averli disimballati
o tolto le chiusure. Montaggio
dei componenti in un ambiente
adeguato.
Con un esempio descriviamo
seguito come possono essere
collegati questi singoli componenti
in un Contamination Management.
Descrizione delle condizioni:
Il sistema X viene costruito
e distribuito da anni con successo.
Negli ultimi anni il sistem X è stato
ulteriormente sviluppato ed è stato
creato una nuova generazione,
il sistema Y. Y possiede dei
rendimenti migliori, è leggermente
più piccolo di X e lavora con delle
pressioni più alte di X. Da ciò
risulta una maggiore sensibilità del
sistema Y verso la contaminazione
da particelle.
Questo si manifesta con il fatto che
nella prova di funzionamento
risultano dei maggiori scostamenti
dai dati caratteristici. Se si fa
passare Y una seconda o terza
volta sul banco prova, questo
scostamento non si verifica più.
Seite 47
Le analisi hanno mostrato che
questi inconvenienti nascono da
una contaminazione grossolana da
particelle.
Il Contamination Management ha
come obiettivo quello di migliorare
il grado di pulizia in maniera tale da
evitare il riprodursi di tali anomalie
al banco prova e da ridurre i costi
di garanzia che ne risultano.
1. passo: analisi
del fluido da test
La purezza del fluido da test viene
determinata. Gli studi mostrano
che la purezza del fluido da test
prima del pezzo in prova possiede
una classe di purezza di 22 / 20 /
18 secondo ISO 4406, che la
particella metallica più grande si
aggira attorno a 400 µm e la fibra
più grande attorno a 3.000 µm.
2. passo: ottimizzazione del
banco prova di funzionamento
Con l'integrazione supplementare
di una filtrazione fine off-line che
mantiene una purezza costante
del fluido da test di 15 / 13 / 10 si
possono evitare il 95 % degli
scostamenti dai dati caratteristici.
Questa operazione contribuisce
inoltre a ridurre i costi di garanzia.
3. passo: riduzione dei costi dei
filtri nei banchi prova
Con un successivo Contamination
Monitoring si può per esempio
scoprire che nei processi di
fabbricazione avviene l'immissione
nel sistema di una grossa quota
di contaminazione. Questa
contaminazione da particelle
deve essere eliminata dal sistema
del banco prova che qui adempie
alla funzione dell'ultima macchina
di lavaggio. Ciò genera dei costi
evitabili.
Viene elaborato un concetto
che ottimizza i processi di lavaggio,
di lavorazione e di stoccaggio
intermedio. Viene redatto una
specifica di pulizia con il
programma delle prove per
i fluidi del sistema ed i componenti.
Questa specifica viene trasmessa
ai fornitori esterni ed interni ed
i componenti vengono forniti in
una condizione di pulizia ben
definita e costante.
4. Inserimento della tecnica
di misura delle particelle
nell'Assicurazione Qualità
Per un regolare controllo di qualità
della qualità di fornitura dei sistemi
Y viene integrato nel banco prova
un sensore per le particelle. Viene
definito un valore limite per la
contaminazione massima del fluido
nel flusso di ritorno. Se tale valore
viene superato è possibile
intervenire rapidamente e garantire
che nessun sistema contaminato
lasci lo stabilimento.
La qualità della fornitura viene
controllata per campionamento
ed i componenti forniti vengono
eventualmente resi al fornitore
oppure lavati nello stabilimento
a spese del fornitore.
5. passo:
considerazione economica
All'inizio del Contamination
Management sono stati registrati
i costi di garanzia dovuti alle
anomalie maggiori nei banchi
prova.
Dopo le misure di ottimizzazione
questi costi vengono nuovamente
registrati e confrontati.
I risparmi ottenuti con
l'ottimizzazione sono brevemente
illustrati nel capitolo “
considerazioni economiche”.
Il risparmio nel presente caso
ammontava a ca. 468.000 €/anno.
La durata di questo processo di
ottimizzazione era di 2 anni ca.
6. Documentazione
e nuovi progetti
Le cognizioni ottenute grazie
al Contamination Management
vengono raccolte in una banca
dati ed utilizzati per lo sviluppo
di sistemi nuovi.
Nei sistemi nuovi diventa la norma
che, oltre alla dimensioni, qualità di
superfici e tolleranze, si definisce
anche una quantità di
contaminazione residua massima.
Tale quantità si orienta per il
momento alla specifica che vale
per il sistema Y.
Con l'esperienza dei prototipi la
specifica viene adattata. La pulizia
ed i costi per la pulizia vengono
soprattutto determinati dalla
costruzione di nuovi sistemi.
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Literaturnachweis
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Fremdpartikeln in Wälzlagern und
Maßnahmen zu ihrer Vermeidung“,
Universität Hannover 1992
(2) R.W. Park, Moog Australia Pty
Ltd. , „Contamination Control – a
hydraulic OEM Perspective“,
Monash University- Australia, 1997
Seite 49
(14) Universität Würzburg
Vorlesung Strömungstechnik
(15) Nancy Carosso, NASA – USA ,
Contamination Engineering Design,
www. de.ksc.nasa.gov/ dedev/labs/
cml_lab/CONTMON_DESIGN.html
#1.1
Autoren
HYDAC Filtertechnik,
Dipl.-Ing. (FH) Andreas Busch
Dipl.-Ing. Elke Fischer
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(3) Fluid Power University of Bath,
GB “Total Cleanliness Control in
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Determination of particulate
contamination by the gravimetric
method
(5) ISO 4406:1999 Hydraulik fluid
power – fluids – Code for defining
the level of contamination of solid
particles
(6) ISO 4406:1987 Hydraulic fluid
power – Fluids – Methods for
coding level of contamination by
solid particles
(7) CETOP – RP 94 H –
Bestimmung von Feststoff-Teilchen
in Hydraulikflüssigkeiten mit Hilfe
eines automatischen Teilchenzählgerätes, das nach dem Lichtunterbrechungsprinzip arbeitet.
(8) ISO 4407:1991 Hydraulic fluid
power – Fluid contamination –
Determination of particulate
contamination by the counting
method using a microscope
(9) ISO 11171:1999 Hydraulic fluid
power –Calibration of liquid
automatic particle counters
(10) ISO 4402:1991 Hydraulic fluid
power – Calibration of automaticcount instruments for particles
suspended in liquids – Method
using classified AC Fine Test Dust
contaminant.
(11) NAS 1638: Cleanliness
requirements of parts used in
hydraulic systems
(13) Hydac, Filter-Fluidtechnik,
Neuer Teststaub, neue
Kalibrierung, neue Filtertestmethoden – Auswirkungen in der
Praxis“), 1999
I 7.604.0/10.06
(12) Acdelco – Steering- USA,
“Remanufacturing Process –
Cleanliness”, www.acdelco.com,
2001
49