Filtro Separador Diesel Pro Autor: Waldemar Brandi Junior Cummins Filtros Ltda. Resumo: Os Motores Diesel modernos requerem pressões de injeções extremamente altas. Esta alta pressão é necessária para uma melhor queima de combustível e atendimento as normas de regulamentação de emissões. Altas pressões requerem filtrações finas e especiais. Esta alta pressão está diretamente ligada à estreita tolerância encontrada no sistema de injeção. Sincronismo e precisão são elementos essenciais e críticos para a eficiência do motor. Esta estrita tolerância e estes pontos críticos requerem um melhor design do meio filtrante. Aliados aos fatos acima mencionados no combustível diesel encontram-se vários contaminantes, sendo os mais comuns: elementos orgânicos, crescimento de microorganismos, água livre e emulsionada e elementos inorgânicos. Todos estes fatores fazem com que seja necessário um sistema primário de filtragem e separação de água, conhecido como filtro separador. Os filtros separadores existentes no mercado brasileiro hoje são filtros spin-on s blindados de aço. Ou seja, quando trocados, descarta-se todo o conjunto (caneca, tubo central e tampa de aço além do elemento filtrante). Para atendermos a todos os requisitos de aplicação designados acima e conservação ambiental a Cummins Filtration em conjunto com a Davco Technology desenvolveram um filtro separador chamado Diesel Pro. Que possui a tecnologia Ver para Crer, no qual o usuário vê o momento exato da troca do filtro, evitando trocas desnecessárias. Neste caso troca-se apenas o elemento filtrante (cartucho), evitando assim descartes desnecessários como no caso de filtros spin-on. Aplicabilidade: O filtro separador Diesel Pro é aplicado como filtro primário de combustível diesel, com a função de separação de água e retenção de partículas maiores. Geralmente instalado na linha de abastecimento entre o tanque de combustível e o motor, anterior ao filtro de combustível final. Objetivo:
O filtro separador Diesel Pro tem como objetivo principal a separação de água livre e emulsionada, presentes no combustível diesel além de filtragem de partículas maiores. No caso do Diesel Pro, ainda temos o objetivo de preservação ambiental pelo fato de descarte apenas do meio filtrante (cartucho) e não todo o filtro e aumento de vida útil do filtro. 1. Requisito dos motores diesel atuais: Motores modernos eletrônicos requerem pressões de injeção extremamente altas (1380 2070 bar). Esta alta pressão é necessária para uma melhor queima de combustível e atendimento as normas de regulamentação de emissões. A alta pressão obtida está relacionada diretamente a estreitas tolerâncias encontradas no sistema de injeção. O sincronismo e a precisão dos elementos do sistema de injeção são críticos para operação do motor diesel. Como pode ser observado no esquema abaixo: 2. Contaminantes no combustível diesel Contaminantes comumente encontrados no combustível diesel são elementos orgânicos, micro organismos, água e elementos inorgânicos
Elementos orgânicos: Componentes orgânicos do combustível podem se tornar contaminantes como asfaltano que são resultado de oxidação ou degradação do combustível, estabilidade térmica (habilidade de manter calor), reação a altas temperaturas (parafinamento) e reação instável à mistura de aditivos (aditivos do sistema de lubrificação misturado com combustível). Microorganismos: O crescimento de microorganismos se dá pelo mistura e contato prolongado da água com o diesel. Estes microorganismos são normalmente encontrados na água e se alimentam do diesel e podem prosperar nesta relação de combustível com água. Todo combustível diesel possui água. Microorganismos podem causar obstrução prematura do filtro e aumento de acidez no sistema causando corrosão. Água: A água pode ser introduzida ao combustível diesel de várias formas. O ar entrando no tanque enquanto este está vazio, se condensa dentro do mesmo formando água. A água ainda pode existir no diesel pelo seu próprio fornecimento ou pelos tanques de estocagem do produtor de diesel. Água livre: A água livre é aquela que não se mistura ao combustível e se decantará depois de um período de tempo. Fuel Reservoir Free Water Água emulsionada: A água emulsionada é aquela que se mistura ao combustível e é muito mais difícil de remover. Isto ocorre quando a mistura de combustível e água passa pela bomba de combustível. Fuel Reservoir................................ Emulsified Water A água ainda pode aumentar o custo operacional, por falha prematura e diminuição de vida útil dos componentes mecânicos do motor.
A água presente no combustível à baixas temperatura causam parafinamento do diesel, transformando-se em cristais e obstruindo o filtro o afetando os componentes do sistema. Elementos inorgânicos: Contaminação inorgânica é gerada por atrito de componentes metálicos, oxidação e sujeira do sistema. Esta contaminação pode causar grandes danos aos componentes do sistema de combustível devido a sua natureza sólida e abrasiva. Todos estes contaminantes aumentam o custo operacional e diminuem a vida útil dos componentes. Time Money
3. Filtro separador Todos estes fatores fazem com que seja necessário um sistema primário de filtragem e separação de água, conhecido como filtro separador. Com a função de separação de água e partículas maiores o filtro separador é aplicado entre o tanque de combustível e o motor. A Cummins Filtration desenvolveu uma tecnologia de meio filtrante sintética de multicamadas denominada Stratapore. Stratapore 1 Stratapore 2 Stratapore 3 Cellulose Screen Proprietary Advantage Larger debris is capture by the coarse layer. Smaller debris is captured by the middle layer. Fine particles are captured by the fine layer. Fluid Flow The result is: 1. High efficiency 2. High capacity 3. The best FWS efficiency available 4. Synthetic is stronger than cellulose and glass media 5. Reduce restriction to flow
A media Stratapore possui alta capacidade de retenção e eficiência de separação de água, como pode ser observado abaixo comparação entre media Stratapore e media celulose. Performance StrataPore Cellulose Flow restriction = = Particle efficiency = = Low temperature H2O + - removal Free water separation + - Dust capacity / Field Life +++ - Media flexing capability (pulse) Emulsified water removal over time +++ - +++ - Contaminant Holding Capacity Per SAE J905 at 3.8 L/min Differential Pressure, k Pa 30 25 20 15 10 5 0 0 10 20 30 Fuel Filter: 2 um / 4.6 um ( c ) 35 45 55 StrataPoreTM Cellulose 65 75 85 Test Time, Minutes 95 105 115 121,6
Water Removal vs. Time (In Lab with Clean Fuel SAE J1488) Water Removal Efficiency, % 1 0 0 9 0 8 0 7 0 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 E m u ls ifie d F u e l W a t e r S e p a r a t io n E ffic i e n c y v s. T im e StrataPore TM Cellulose 1 0 3 0 5 0 7 0 9 0 1 1 0 1 3 0 1 5 0 1 7 0 1 9 0 2 1 0 T i m e ( M i n u t e s ) Fuel/Water Separation (Filters From Field - Tested in Lab) Water Removal Efficiency, % 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 100 200 300 400 500 StrataPore (Free Water) StrataPore (Emulsified Water) Cellulose (Free Water) Cellulose (Emulsified Water) Hours in Service Além de que, a media Stratapore não sofre degradação e é 100% compatível com combustível Biodiesel. No caso da media celulose não é indica-se utilização acima de B5 (5% de biodiesel). 4. Filtro Separador - Diesel Pro O filtro separador atualmente aplicado no mercado é um filtro separador blindado (spin-on). Neste caso o descarte é realizado de todo o filtro (caneca, tubo central e tampa de aço além do elemento filtrante). Segue foto abaixo.
Com objetivo do aumento de vida útil do filtro separador e preservação ambiental, pelo fato apenas do descarte do elemento filtrante, a Cummins Filtration em conjunto com a Davco Technology desenvolveram o filtro separador chamado Diesel Pro. O filtro separador Diesel Pro possui a tecnologia Ver para Crer, onde o usuário vê o exato momento da troca do elemento, evitando assim trocas desnecessárias. Este é o grande diferencial do Diesel Pro, onde somente o elemento é trocado, aproveitando-se todo o sistema do filtro. O fato, acima ilustrado, faz com que o filtro trabalhe em camadas, e não totalmente emulsionado no combustível, como no caso dos filtros blindados. Esta á a garantia de utilização 100% do elemento filtrante.
A exemplo do filtro blindado o filtro Diesel Pro também possui a tecnologia Stratapore. Mas com uma grande vantagem, como a troca é feita apenas do elemento, neste caso chamado de Elemax, com a mesma configuração do filtro é possível utilizar vários elementos filtrante (2, 7, 10, 25 e 50 microns), dependendo de cada aplicação. O Elemento Elemax possui uma válvula de escape de gases, e esta é o principal fato de utilização por camadas do filtro. Fazendo com que o elemento dure no mínimo duas vezes mais que um filtro convencional blindado com a mesma área filtrante. Acessórios do Diesel Pro: Válvula de retenção: com a função de reter o fluxo de combustível no sistema e eliminação da bomba de escorva, item obrigatório no filtro blindado. Aquecedor (12,24 e 120 VDC): Indicado para aplicação em baixas temperaturas para evitar o parafinamento do combustível. Comummente aplicado em utilização de biodiesel. Sensor de água (WIF- Water In Fuel Sensor) Sensor eletrônico de presença de água, com aviso automático para o usuário para o momento exato de drenar o filtro. Válvula de dreno: Válvula para drenagem de água Reservatório de água: Reservatório de isoplast, transparente e de fácil visualização de presença d água.
Conclusão: O Diesel Pro atende a todas as exigências que se aplicam a um filtro separador de combustível e com a grande vantagem de troca apenas do elemento filtrante, reduzindo impacto ambiental. Conforme segue abaixo:
Comparativo Filtro Blindado vs. Elemento Diesel Pro CLEAR BOWL SHELL Filtro Blindado: 764g Elemento DP: 226g SPRING BOTTOM ENDPLATE EPOXY BOTTOM ENDPLATE EPOXY CENTERTUBE MEDIA & CLIP CENTERTUBE MEDIA & CLIP TOP ENDPLATE STANDPIPE TOP ENDPLATE INNER SEAL RETAINER NUTPLATE OUTER SEAL SPUD SEAL Diferença: 538g Metais: 355g Compostos: 183g O filtro blindado possui 15 componentes enquanto o elemento do Diesel Pro possui apenas 5 componentes. Levando-se em consideração a diferença de metais de 355 g/filtro e compostos (plásticos, borracha, epoxy, etc) de 183g/filtro, e a previsão de produção de veículos pesados deste ano de 120.000 unidades. Teríamos uma redução de 85,2 toneladas de aço e 43,9 toneladas de compostos por ano, considerando-se 2 trocas anuais. Também teremos drásticas reduções nos insumos de produção dos mesmos (energia, água, etc). O filtro separador Diesel Pro aumenta no mínimo 2 vezes a vida útil do filtro (considerando filtros de mesma área), o que além da redução grande no custo operacional também reduz e muito o impacto ambiental das trocas, conforme mencionado anteriormente. Além de que o filtro separador Diesel Pro foi projetado para compatibilidade total com Biodiesel, ou seja, tecnologia limpa que utiliza combustível renovável.