È opportuno prendere in considerazione l'uso di una cartuccia filtrante magnetica quando il liquido di raffreddamento utilizzato nella lavorazione CNC è contaminato da particelle metalliche o quando le cartucce filtranti tradizionali richiedono sostituzioni frequenti. Il concetto di durata delle cartucce filtranti magnetiche è completamente diverso da quello delle cartucce filtranti in polipropilene o a carbone attivo. Infatti, a differenza delle cartucce filtranti consumabili, non si esauriscono praticamente mai, ma sono soggette a cicli di sostituzione e manutenzione.
Le cartucce filtranti magnetiche rivestono particolare importanza per i tecnici addetti alla manutenzione delle attrezzature e per i responsabili degli acquisti nelle officine meccaniche. Di seguito verranno illustrati la durata di vita, la necessità di una sostituzione periodica e le differenze tra un filtro generico e una cartuccia filtrante magnetica.
1. Con quale frequenza va sostituita una cartuccia filtrante magnetica?
Questa domanda può creare confusione perché dipende dal fatto che ci si riferisca al magnete stesso o al gruppo filtro. Il nucleo del magnete, solitamente realizzato in neodimio o samario-cobalto, non necessita praticamente di alcuna sostituzione. Il magnete permanente può mantenere la propria forza magnetica per decenni e la sua durata è paragonabile a quella dell’apparecchiatura, purché non sia sottoposto a temperature elevate o a gravi danni fisici.
D'altra parte, i componenti della cartuccia filtrante magnetica, tra cui l'involucro esterno, l'alloggiamento in acciaio inossidabile e l'anello di tenuta, hanno una durata effettiva. La durata di questi componenti dipende dall’intensità di utilizzo e dalle condizioni ambientali. Ad esempio, in ambienti industriali con refrigeranti corrosivi o in cui si effettuano frequenti operazioni di montaggio, si raccomanda di ispezionare o sostituire i componenti ogni 2-5 anni.
Al contrario, il filtro in polipropilene e cotone ha una durata di soli 3-6 mesi, mentre la cartuccia filtrante a carbone attivo può essere utilizzata solo per 6-12 mesi. Il vantaggio della cartuccia filtrante magnetica è che non si tratta di un materiale di consumo, ma di un’apparecchiatura che richiede un investimento una tantum con un utilizzo a lungo termine. Molte fabbriche utilizzano filtri magnetici per la prefiltrazione al fine di rimuovere particelle magnetiche come la limatura di ferro. Ciò consente di ridurre la frequenza di sostituzione dei filtri tradizionali a valle (come gli elementi filtranti in carta o i sacchi filtranti) e, indirettamente, di ridurre il costo complessivo dei materiali di consumo per la filtrazione.
Rispetto al filtro tradizionale, il fatto che richieda sostituzioni molto rare rappresenta un vantaggio per gli acquirenti che stanno valutando il sistema di filtrazione magnetica. Il costo iniziale di acquisto è elevato, ma il risparmio derivante dalla mancata sostituzione dei filtri consente spesso di recuperare la differenza in 1 o 2 anni.
2. Come funziona un filtro magnetico?
Il principio di funzionamento del filtro magnetico è facile da comprendere. Quando il liquido contenente particelle ferromagnetiche, come limatura di ferro e polvere d’acciaio, scorre attraverso un filtro magnetico, le particelle vengono attratte dai forti campi magnetici. Il liquido pulito continua a scorrere, mentre le impurità vengono trattenute sulla superficie del nucleo magnetico.
Nel nucleo del filtro magnetico viene comunemente utilizzato un magnete al neodimio. L'intensità del campo magnetico varia da 2.000 a 11.000 gauss ed è in grado di trattenere particelle ferromagnetiche di dimensioni inferiori al micron. In diversi modelli di fascia alta viene impiegata la tecnologia a doppio flusso, che cattura le particelle due volte mentre il liquido attraversa il nucleo magnetico, migliorando così l'efficienza.
Vale la pena notare che l’intensità del campo magnetico non è distribuita in modo uniforme. L’intensità del campo magnetico sul retro del magnete può raggiungere i 1.500 Gauss, mentre solo circa 7% di tale intensità può effettivamente agire sul liquido all’interno della cartuccia. Ciò indica che, oltre all’intensità magnetica, la progettazione della cartuccia filtrante magnetica (come la disposizione dei magneti e la distanza tra il fluido e i magneti) riveste un’importanza maggiore. Anche con magneti potenti, un sistema progettato in modo inadeguato può comportare una riduzione dell’efficacia.
Le cartucce filtranti magnetiche si dividono principalmente in due tipi. Il primo tipo è costituito da un’asta o un nucleo magnetico statico che viene posizionato direttamente nel flusso del liquido e richiede una pulizia manuale periodica. Il secondo tipo è costituito da un separatore magnetico rotante, che comprende un tamburo magnetico in rotazione continua e un raschietto in grado di rimuovere automaticamente i trucioli di ferro attratti, ed è adatto ad applicazioni che prevedono una produzione continua e livelli elevati di impurità.
L'unità di misura dell'intensità del campo magnetico (Gauss) è uno degli indicatori di riferimento nella scelta del tipo di cartuccia filtrante magnetica. Gli altri indicatori che influenzano l'effettiva efficienza del filtro includono la portata del liquido, il tempo di contatto tra la cartuccia filtrante magnetica e il liquido e la lunghezza del percorso delle particelle nei campi magnetici. Le particelle fini non possono essere assorbite se la portata è troppo elevata. Pertanto, alcuni sistemi di fascia alta sono progettati con canali di flusso multistrato o estesi per ottenere una maggiore velocità di filtrazione.
3. Fattori che influenzano la durata di una cartuccia filtrante magnetica
Il deterioramento del nucleo magnetico stesso si verifica raramente. Tuttavia, la durata effettiva e l'efficienza della cartuccia filtrante magnetica sono influenzate dai seguenti fattori.
Temperatura: |
Nei magneti alle terre rare, in particolare nei magneti al neodimio, a temperature elevate si verifica la smagnetizzazione termica. La temperatura massima di esercizio di un magnete al neodimio è compresa tra 80 e 150 °C circa; se utilizzato a temperature superiori a tale valore, la forza magnetica diminuisce in modo permanente. Se le condizioni di utilizzo si avvicinano frequentemente alla temperatura massima di esercizio, si raccomanda di utilizzare magneti resistenti alle alte temperature o magneti al samario-cobalto (SmCo), che presentano una temperatura massima di esercizio più elevata. |
Corrosione chimica: |
L'involucro della cartuccia del filtro magnetico potrebbe subire corrosione a causa delle sostanze chimiche presenti nei liquidi di raffreddamento e nei fluidi detergenti. Sebbene l'involucro in acciaio inossidabile sia in grado di resistere alla maggior parte degli ambienti chimici, è comunque necessario verificare la compatibilità dei materiali in presenza di acidi forti o sostanze chimiche particolari. In caso contrario, la corrosione dell’involucro potrebbe causare la fuoriuscita di particelle magnetiche o l’ingresso di liquidi nel magnete. |
Usura meccanica: |
Durante la normale pulizia manuale della cartuccia del filtro magnetico, l'operazione di raschiatura della limatura di ferro può causare l'usura della superficie. Il rivestimento protettivo esterno potrebbe consumarsi in seguito a un uso prolungato, rendendo necessaria la sostituzione del coperchio protettivo (non dell'intero gruppo magnetico). |
Carico di impurità: |
Durante i processi di molatura pesante o di fusione, le particelle ferromagnetiche presenti nel liquido si concentrano. La superficie della cartuccia filtrante magnetica si satura rapidamente di impurità, con conseguente riduzione dell’efficienza. In questa situazione è preferibile utilizzare un separatore magnetico rotante, poiché il meccanismo di raschiatura automatico è in grado di mantenere la capacità filtrante della superficie della cartuccia filtrante magnetica. |
Impatto fisico: |
La struttura cristallina interna di un magnete può essere danneggiata da urti o cadute, causando una smagnetizzazione locale. Si raccomanda pertanto di evitare collisioni o urti durante l'installazione o la rimozione della cartuccia filtrante magnetica, in particolare nei modelli dotati di un magnete ad alta resistenza. |
Oltre ai fattori sopra indicati, occorre prestare attenzione anche alla direzione di installazione. Per alcune cartucce filtranti magnetiche potrebbe essere richiesto un orientamento specifico (ad esempio, devono essere installate in posizione orizzontale per garantire la sedimentazione delle impurità per effetto della forza di gravità). Anche se il magnete funziona correttamente, l’efficacia effettiva della filtrazione potrebbe risultare significativamente ridotta se l’orientamento di installazione non è corretto. Si raccomanda di consultare il manuale dell’apparecchiatura prima dell’installazione.
4. Come sostituire una cartuccia filtrante magnetica?
La cartuccia del filtro magnetico non necessita di sostituzioni frequenti. Tuttavia, la sostituzione è necessaria quando l’involucro è danneggiato, l’integrità della guarnizione è compromessa o è richiesto un aggiornamento con un campo magnetico più potente. Di seguito è riportata la procedura operativa generale.
Fase 1: Spegnere l'alimentazione e scaricare la pressione |
Spegnere l'apparecchiatura e assicurarsi che la pressione nel circuito del liquido sia stata scaricata. Nel caso di sistemi sotto pressione, aprire la valvola di sicurezza per evitare schizzi di liquido. |
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Fase 2: Svuotare e far defluire il liquido residuo |
Svuotare il liquido di raffreddamento o l’olio lubrificante residuo presente intorno alla cartuccia del filtro magnetico per evitare perdite di liquido e la contaminazione ambientale durante lo smontaggio. |
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Fase 3: Rimuovere l'involucro esterno e i componenti di montaggio |
Allentare le viti o le clip di fissaggio seguendo le istruzioni del manuale dell'apparecchio, quindi rimuovere la vecchia cartuccia filtrante magnetica. Evitare che la cartuccia filtrante magnetica entri in contatto con altri utensili metallici durante lo smontaggio, per prevenire danni causati dall'adsorbimento accidentale. |
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Fase 4: Pulire l'area di installazione |
La superficie di montaggio e di tenuta deve essere pulita accuratamente per assicurarsi che non rimangano trucioli metallici o residui di materiale di tenuta, poiché tali residui potrebbero compromettere l'efficacia di tenuta della nuova cartuccia filtrante magnetica. |
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Fase 5: Installare una nuova cartuccia e verificare la tenuta |
La nuova cartuccia filtrante magnetica deve essere posizionata nell'apposito alloggiamento nel senso corretto, dopodiché occorre serrare le viti di fissaggio. È inoltre necessario ispezionare l'O-ring e verificare se sia necessario sostituirlo per evitare perdite di liquido. |
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Passaggio 6: Riavviare e verificare il funzionamento |
Ristabilire l'alimentazione elettrica e la circolazione del liquido, quindi far funzionare l'impianto per alcuni minuti per verificare l'assenza di perdite e il corretto funzionamento del filtro magnetico. (È possibile verificarlo osservando la pulizia del liquido a valle o la quantità di limatura di ferro filtrata) |
Il processo di sostituzione sarà leggermente diverso per il separatore magnetico rotante. È necessario verificare l’eventuale usura del motore di azionamento e del gruppo lama, anziché limitarsi a sostituire il tamburo magnetico. Se il bordo del raschietto è usurato e smussato, si raccomanda di sostituire la lama di pulizia anche se il tamburo è ancora in buone condizioni, al fine di garantire un elevato standard di pulizia automatica.
5. Le cartucce filtranti magnetiche possono essere riciclate?
Le cartucce filtranti magnetiche possono essere riciclate e hanno anche un valore economico. La questione del riciclaggio sta acquisendo sempre maggiore importanza, dato che nel settore industriale si pone sempre più l’accento sullo sviluppo sostenibile. I magneti in terre rare (come i magneti al neodimio o al samario-cobalto) costituiscono il componente principale delle cartucce filtranti magnetiche. I costi di estrazione di queste materie prime sono elevati e comportano un notevole impatto ambientale. Pertanto, il valore economico e ambientale del riciclaggio dei magneti alle terre rare è elevato. I servizi di riciclaggio dei magneti sono offerti dai produttori di magneti o da aziende di riciclaggio specializzate, che possono ritrattare il materiale riciclato a base di terre rare per produrre nuovi magneti, riducendo così la dipendenza dalle terre rare di nuova estrazione.
Anche l'involucro (nella maggior parte dei casi in acciaio inossidabile) presenta un elevato valore di riciclaggio, poiché il riciclaggio dell'acciaio inossidabile è ormai una pratica consolidata, con un tasso di riciclaggio che sfiora il 100%.
È importante sottolineare che le cartucce filtranti magnetiche non devono essere smaltite insieme ai rifiuti industriali generici, poiché i potenti magneti potrebbero attrarre altri oggetti metallici durante il trasporto e la movimentazione, causando danni alle attrezzature o addirittura rischi per la sicurezza. Il modo corretto di smaltirle consiste nel contattare il fornitore dei magneti o un’azienda specializzata nel riciclaggio dei metalli delle terre rare e seguire la procedura standard di riciclaggio.
Questo rappresenta un ulteriore elemento da tenere in considerazione per gli acquirenti, poiché scegliere un fornitore con un programma di riciclaggio ben definito consente di riciclare le apparecchiature al termine della loro vita utile, anziché lasciarle in un angolo del magazzino.
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