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Controlo da filtragem num sistema óleo-dinâmico
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INTRODUÇÃO
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O controlo da contaminação numa instalação óleo-dinâmica é uma matéria muito vasta e complexa; indicamos em seguida alguns pontos fundamentais.
O nosso serviço Técnico Comercial está à Vossa disposição para ulteriores aprofundamentos.
A função do fluido num sistema óleo-dinâmico é transmitir a força e o movimento.
Para assegurar a eficiência e a fiabilidade do sistema, é essencial na escolha do fluido ter em conta os requisitos do sistema e as condições de serviço (pressão de trabalho, temperatura ambiente, localização da instalação, etc.). Dependendo das características pretendidas (viscosidade, poder lubrificante, protecção ao desgaste, densidade, resistência ao envelhecimento e ao aquecimento, compatibilidade com o material, etc.), O óleo indicado pode ser seleccionado entre numerosos óleos minerais (o mais utilizado), fluidos sintéticos, fluidos com base aquosa, fluidos “ecológicos”, etc. Todos os fluidos hidráulicos são classificados segundo norma internacional.
A contaminação sólida é reconhecida como a causa principal do mau funcionamento, falhas e degradação precoce na instalação óleo-dinâmica; é impossível eliminá-la completamente, mas pode-se manter eficazmente sobre controlo com dispositivos adequados (filtros).
Independentemente do fluido que se venha a utilizar, é essencial que se mantenha o nível de contaminação sólida requerido pelo componente mais sensível utilizado.
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COMO SE MEDE A CONTAMINAÇÃO
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O nível de contaminação é determinado pela contagem do número de partículas de determinada dimensão por unidade de volume do fluido; este número é classificado em Classe de contaminação, de acordo com as normas internacionais.
A medição é efectuada com um contador de partículas no fluido em linha (através de tomada existente na instalação para este propósito) ou por amostra.
A medição e amostragem devem fazer-se segundo a norma ISO que a regulamenta, para assegurar a validade.
A norma mais utilizada no sector oleo-dinâmico é a ISO 4406:1999; muito utilizada é também a NAS 1638 (em fase de revisão).
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CLASSE DE CONTAMINAÇÃO SEGUNDO ISO 4406:1999
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| A classe de contaminação segundo esta norma é representada por 3 números que indicam o número de partículas por 100 ml com dimensão superior a 4, 6 e 14 µm(c) respectivamente. |
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Código ISO
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Número de partículas por 100 ml
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| - |
mais de |
até |
| 22 |
2.000.000 |
4.000.000 |
| 21 |
1.000.000 |
2.000.000 |
| 20 |
500.000 |
1.000.000 |
| 19 |
250.000 |
500.000 |
| 18 |
130.000 |
250.000 |
| 17 |
64.000 |
130.000 |
| 16 |
32.000 |
64.000 |
| 15 |
16.000 |
32.000 |
| 14 |
8.000 |
16.000 |
| 13 |
4.000 |
8.000 |
| 12 |
2.000 |
4.000 |
| 11 |
1.000 |
2.000 |
| 10 |
500 |
1.000 |
| 9 |
250 |
500 |
|
8
|
130 |
250 |
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Exemplo:
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A classe de contaminação supra descrita define um fluido contendo:
· entre 1.000.000 e 2.000.000 partículas mais grande / igual 4 µm (c) por 100 ml
· entre 130.000 e 250.000 partículas mais grande / igual 6 µm(c) por 100 ml
· entre 16.000 e 32.000 partículas mais grande / igual 14 µm(c) por 100 ml
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FILTROS E MEIOS FILTRANTES
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Todos os sistemas hidráulicos têm uma contaminação sólida inicial, que tende a aumentar durante o funcionamento devido ao desgaste dos componentes, entrada pelos vedantes, etc.: por esta razão é necessário utilizar filtros que, retenham o contaminante, permitindo obter e manter o nível de contaminação requerido.
Segundo a sua posição no sistema, os filtros mais comummente usados são:
· Filtros de retorno, a jusante de todos os componentes, filtram o óleo antes que volte ao depósito. A sua função é manter o nível de contaminação requerido no depósito (protecção indirecta dos componentes) e devem ser dimensionados para ter uma elevada capacidade de retenção de contaminante (mantendo uma longa duração). Normalmente utilizam-se elementos em micro fibra (filtragem absoluta, ßx mais grande / igual 75) ou em papel (filtragem nominal, ßx mais grande / igual 2).
· Filtro na pressão, sobre a linha de pressão, protegem directamente um ou mais componentes, assegurando que sejam alimentados com óleo com o nível de contaminação adequados. Normalmente utiliza-se elemento em micro fibra (filtragem absoluta, ßx mais grande / igual 75), ou em papel (filtragem nominal, ßx mais grande / igual 2).
· Filtro na aspiração, sobre a linha de aspiração, protegendo a bomba da eventual contaminação grosseira. Normalmente utiliza-se elementos de rede metálica (filtragem geométrica) e deverão ser dimensionados de modo a evitar problemas de cavitação da bomba.
Para evitar a entrada de contaminante do ambiente externo é importante utilizar filtro de ar deste modo evita-se o envio de óleo contaminado pelo ambiente para os receptores.
Quando a necessidade de uma classe de contaminação muito baixa ( por exemplo com uma poluição muito elevada) pode ser necessário utilizar um filtro de circulação externa, que trabalhando com débito e pressão constante assegura a máxima eficiência filtrante.
Dado que mesmo o óleo novo pode ter uma certa contaminação sólida, é boa norma efectuar qualquer operação de enchimento e atestar a instalação utilizando uma unidade de filtragem.
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COMO SE MEDE A EFICIÊNCIA FILTRANTE
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ELEMENTO FILTRANTE E CLASSE DE CONTAMINAÇÃO
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Os construtores de componentes óleo-dinâmica indicam a classe de contaminação necessária a um bom funcionamento e uma longa vida dos componentes.
Para obter a classe de contaminação pretendida, o elemento filtrante UFI é escolhido segundo esta tabela:
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Sector
de aplicação |
Banco de ensaios, aeronáutica. |
Aeronáutica, robótica. |
Robótica, máquinas ferramenta de precisão. |
Máquinas industriais de elevada fiabilidade. Transmissões hidrostáticas. |
Máquinas industriais, máquinas de movimentação de terra. |
Máquinas móbil. |
Máquinas para a industria pesada. |
Máquinas agrícolas, instalações simples de uso não contínuo. |
| Bomba / motor |
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Êmbolos, variável
>21 MPa |
Êmbolos, variável
<21 MPa
Palhetas, variável
>14 MPa |
Êmb./pal., variável
<14 MPa
Êmb./Pal., fixa
>14 MPa |
Êmbolos, fixa
<14 MPa
Palhetas, fixa
>14 MPa |
Palhetas, fixa
>14 MPa
Engrenagens
>14 MPa |
Palhetas, fixa, engrenagens
<14 MPa |
Palhetas, fixa, engrenagens
<14 MPa |
| Válvula |
Servoválvula
>21 MPa |
Servoválvula
<21 MPa
Proporcional
>21 MPa |
Proporcional
<21 MPa
Elemento
>14 MPa |
Elemento
<14 MPa |
Solenoide
>21 MPa |
Solenoide
<21 MPa |
Solenoide
>14 MPa |
Solenoide
>14 MPa |
Classe de contaminação
NAS 1638 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
Classe de contaminação
ISO 4406 - 1999 |
15/13/10 |
16/14/11 |
17/15/12 |
18/16/13 |
19/17/14 |
20/18/15 |
21/19/16 |
22/20/17 |
| Elemento filtrante UFI recomendado |
FA
ß3 > 200
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FA - FB
ß3 > 200
ß6 > 200 |
FB
ß6 > 200 |
FB-FC
ß6 > 200
ß12 > 200 |
FC-FD
ß12 > 200
ß25 > 200 |
FD
ß25 > 200 |
FD-CC
ß25 > 200
ß10 > 2 |
CC
ß10 > 2 |
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NOVAS REFERENCIAS PARA BETA
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Desde 1999 o novo standard ISO 16889 substituiu o precedente ISO 4572 relativo ao teste Multi-Pass, medida do valor Beta de um elemento filtrante.
O novo standard emprega o novo teste de sujidade ISO MTD em vez do precedente ACFTD no banco de ensaios para o Multi-Pass como para calibração do contador automático de partículas.
Na ISO 16889 a medição da partícula é efectuada de modo diferente que no ISO 4572. Para evitar possível confusão, o mícron medido segundo ISO 11171 vem indicado em µm(c).
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As 3 grandezas de referência para estabelecer a classe de contaminação (segundo ISO 4406:1999) são agora:
4 µm(c) (era 2 µm com o standard precedente)
6 µm(c) (era 5 µm com o standard precedente)
14 µm(c) (era 15 µm com o standard precedente)
Dependendo do método de medida utilizado, os valores Beta de referência do elemento filtrante UFI são os seguintes:
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Elemento UFI
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ßx > 200
(ISO 4572) |
ßx(c) > 1000
(ISO 16889) |
| FA |
3 µm |
5 µm(c) |
| FB |
6 µm |
7 µm(c) |
| FC |
12 µm |
12 µm(c) |
| FD |
25 µm |
21 µm(c) |
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N.B. A classe de contaminação obtida (segundo prestação obtida no campo) como os valores de perda de carga mantêm-se invariáveis.
A informação técnica actualmente contida no nosso catálogo faz ainda referência ao standard ISO 4572, aguardando todos os resultados dos novos ensaios segundo ISO 16889.
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DÉBITO REAL ATRAVÉS DO FILTRO
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Para evitar erros no dimensionamento de um filtro, é essencial calcular o débito REAL de óleo que o atravessa:
· no filtro na aspiração e na pressão o débito é normalmente o da bomba (única excepção o filtro em placa série FPD01 e 12, onde o débito é só o necessário à válvula pilotada)
· no filtro de retorno é necessário calcular o débito máximo possível, tendo em conta a eventual linha de retorno suplementar e a eventual presença de cilindros e de acumuladores. Se não se conhece com exactidão o seu valor, é boa norma considerar de forma estimada um débito pelo menos 2 ÷ 2,5 vezes o da bomba.
A vida do elemento filtrante é influenciada de modo significativo ao nível de contaminação do ambiente em que está situada a instalação e o grau de manutenção reservado a esta instalação. Para ter em conta este parâmetro, o valor do débito real será multiplicado por um “factor ambiental”, conforme a tabela em seguida indicada:
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FACTOR AMBIENTAL
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| Grau de manutenção da instalação |
Nível de contaminação ambiental
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| - |
BAIXO
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MEDIO
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ALTO
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• Depósito bem protegido, com filtro de ar eficaz
• poucos actuadores, com óptima protecção à entrada do contaminante
• frequente monitorização das condições do filtro
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1,0 |
1,0 |
1,3 |
• Depósito protegido, com filtro de ar eficaz
• muitos actuadores, com boa protecção ao ingresso de contaminante
• monitorização programada das condições do filtro
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1,0 |
1,5 |
1,7 |
• Depósito com pouca protecção
• muitos actuadores, com pouca protecção ao ingresso do contaminante
• monitorização esporádica das condições do filtro
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1,3 |
2,0 |
2,3 |
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Exemplo. instalação situada em ambiente climatizado |
Exemplo. instalação situada em instalação industrial |
Exemplo. instalação situada em ambiente hostil (fundição, máquinas de madeira, maquinas móbil). |
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PERDA DE CARGA OU DIFERENCIAL DE PRESSÃO (Delta p) - segundo ISO 3968
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Uma vez determinado o elemento filtrante e o débito REALE, o filtro deve ser escolhido com base na tabela do débito do catálogo, que têm em conta a perda de carga Delta p (ou seja a perda de pressão) que o fluido sofre atravessando o filtro, que não deve ser superior a determinado valor.
Na prática, o “Delta p total” (Delta p corpo filtro + Delta p elemento) com elemento filtrante limpo deve ser
3 kPa (0,03 bar) max para o filtro na aspiração
35 ÷ 50 kPa (0,35 ÷ 0,5 bar) max para o filtro no retorno
35 ÷ 50 kPa (0,35 ÷ 0,5 bar) max para o filtro na pressão < 11 MPa (110 bar)
80 ÷120 kPa (0,80 ÷1,2 bar) max para o filtro na pressão > 11 MPa (110 bar)
Quanto menor é a perda de carga inicial, maior é a eficiência do filtro e maior a duração.
N.B. Normalmente as curvas de perda de cargas são referidas a óleo mineral com viscosidade cinemática “V” de 30 cSt e peso especifico “ps” = 0,9. Para óleo com características diferentes considera-se o seguinte factor de correcção ao valor de Delta p0 obtido da curva:
CORPO FILTRO: a perda de carga é directamente proporcional ao peso especifico ps (densidade) do óleo, no caso de ps1 diferente de 0,9 ---> Delta p1 = (Delta p0 x ps1) : 0,9
ELEMENTO FILTRANTE: a perda de carga através do elemento filtrante varia em função da viscosidade do óleo, no caso da viscosidade V1 (cSt) diferente de 30 cSt:
Alguns fluidos têm uma difícil filtrabilidade (dificuldade a atravessar um elemento filtrante de várias telas.
Neste caso necessita considerar um factor de correcção no dimensionamento do filtro: este factor é verificado com o construtor do filtro, detalhando todas as características do fluido utilizado.
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INDICATOR DE COLMATAGEM
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Durante o funcionamento da instalação, a perda de carga através do filtro aumenta à medida que o elemento colmata, devido à retenção de contaminante.
O elemento filtrante deve ser substituído quando colmatado e antes que a perda de carga supere o valor da regulação da válvula de bypass.
Por esta razão é recomendado o uso de um indicador de colmatagem (visual ou eléctrico), regulado a um valor inferior ao da válvula de bypass, para existir uma sinalização precisa do momento mais adequado para substituição do elemento filtrante.
Para o filtro de retorno e para o filtro de baixa pressão o indicador de colmatagem pode ser um manómetro ou um pressostato que mede a pressão a montante do filtro.
Para o filtro de alta pressão e para alguns filtros no retorno, o indicador de colmatagem pode ser do tipo diferencial: medindo a pressão a montante e a jusante do filtro e activa um sinal quando a pressão diferencial atinge o valor estabelecido.
Para o filtro na aspiração o indicador de colmatagem é um vacuómetro ou um vacuóstato que mede a depressão a montante do filtro.
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Os filtros “TANK Care” têm de serie o alojamento para montagem do indicador de colmatagem; se se pedir o filtro sem indicador, o alojamento deverá ser tapado com um tampão e o indicador pode facilmente ser instalado noutro momento.
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Série 30,
ligação posterior, utilizável em
FRA - FRB - FRC - FRF - FRH |
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MANÓMETRO (indicador visual)
scala 0 - 600 kPa (0 - 6 bar)
Fornece uma indicação visual da perda de carga a través do filtro; O elemento filtrante deve ser substituído quando a perda de carga em condições de serviço alcançar os 150 kPa (1,5 bar). |
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Série 32,
ligação radial, em FRA |
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Série 80, (contactos N.A.)
& série 81, (contactos N.C.)
em FRA - FRB - FRC - FRH
Série 86 & 87 para FRB
Série 84 & 85 para FRF |
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PRESSOSTATO (indicador eléctrico)
Ao alcançar o valor prefixado de 150 kPa (1,5 bar) e activa um sinal eléctrico, indicando a necessidade de substituir o elemento filtrante . |
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Série P1
(contactos comutados),
para FRA-FRB-FRC-FRH
Serie P6 (contactos comutados),
utilizzabile su FRB |
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PRESSOSTATO (eléctrico)
Mede a perda de carga através do filtro, ao alcançar a pressão diferencial preestabelecida dá um sinal eléctrico , para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante. |
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Série 50 & série 51,
em FRD - FRF |
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INDICADOR DO TIPO DIFERENCIAL (óptico)
Mede a perda de carga a través do filtro ao atingir a pressão diferencial preestabelecida dá uma indicação visual (sinal que muda de verde a vermelho) e ao mesmo tempo activa um sinal eléctrico, para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante. |
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Série 70 & série 71,
em FRD - FRF |
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INDICADOR DO TIPO DIFERENCIAL (óptico - eléctrico)
Mede a perda de carga a través do filtro ao atingir a pressão diferencial preestabelecida dá uma indicação visual (sinal que muda de verde a vermelho) e ao mesmo tempo activa um sinal eléctrico, para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante. |
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Série 60 - 61
& série T0 - T1
em FRD - FRF |
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INDICADOR DO TIPO DIFERENCIAL (eléctrico)
Mede a perda de carga através do filtro, ao alcançar a pressão diferencial preestabelecida dá um sinal eléctrico , para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante. A serie T está dotada de um termostato, que limita a activação do sinal só ao atingir a temperatura de 30 ºC, para evitar falsos alarmes no caso do arranque em frio. |
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Todos os filtros “COMPO Care” levam de série o alojamento para a montagem do indicador; se o filtro se pediu sem indicador, o alojamento deverá ser tamponado e o indicador pode ser montado posteriormente.
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Série 31,
ligação posterior, para FPE - FPH |
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MANÓMETRO (indicador visual)
escala 0 - 1.200 kPa (0 - 12 bar)
Fornece uma indicação óptica da pressão à entrada do filtro; o elemento filtrante deve ser substituído quando a pressão de saída supera os 150 kPa (1,5 bar) o valor da pressão medida com o elemento filtrante limpo. |
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Série 33,
ligação radial, para FPH |
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Série 80, (contactos N.A.)
& Série 81, (contactos N.C.)
para FPE - FPH |
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PRESSOSTATO (indicador eléctrico)
Ao alcançar o valor prefixado de 150 kPa (1,5 bar) activa um sinal eléctrico, para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante;a adopção de este indicador, está reservada às aplicações onde saída do filtro está directamente unida ao depósito. |
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Série 50,
para FPE 3 & 4
Série 52 & 53,
para FPA - FPD - FPL - FPM
Série K2 & K3,
para FPB |
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INDICADOR DO TIPO DIFERENCIAL (visual)
Mede a perda de carga a través do filtro e dá um sinal óptico (sinal que muda de verde para vermelho) ao alcançar a pressão diferencial pré estabelecida, e ao mesmo tempo activa um sinal eléctrico, para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante. |
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Série 70,
para FPE 3 & 4
Série 72 & 73,
para FPA - FPD - FPL - FPM
Série Y2 & Y3,
para FPB |
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INDICADOR DO TIPO DIFERENCIAL (visual-eléctrico)
Mede a perda de carga através do filtro e da una indicação visual (sinal que muda de verde para vermelho) ao alcançar a pressão diferencial pré estabelecida e ao mesmo tempo activa um sinal eléctrico, para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante. |
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Série 60& T0
para FPE3 & 4
Série 62 - 63 & série T2 - T3
para FPA - FPD - FPL - FPM |
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INDICADOR DO TIPO DIFERENCIAL (eléctrico)
Medida a perda de carga através o filtro e ao atingir a pressão diferencial preestabelecida activa um sinal eléctrico, para indicar a necessidade de substituir o elemento filtrante.
A série T é dotada de um termostato que permite a activação do sinal só quando a temperatura atinge os 30°C, para evitar o falso alarme no caso do arranque em frio. |
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