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Filtration en profondeur versus filtration en surface

La filtration la plus commune qui nous vient à l’esprit c’est la filtration du café ; une poudre presque insoluble qui trempe dans de l’eau chaude et qui passe au travers un filtre papier retenant les particules aux dimensions plus grosses que les porosités du filtre, laissant passer les arômes savoureuses.

C’est ce qu’on appelle la filtration en surface.

Les filtres en profondeur sont la variété de filtres qui utilise un média de filtration poreux pour retenir les particules dans tout le média, plutôt que juste sur la surface du média. Ces filtres sont souvent utilisés lorsque le fluide à filtrer contient une charge élevée de particules, car par rapport aux autres types de filtres, ils peuvent retenir un poids élevé de particules avant de colmater. Ils ont aussi la caractéristique d’absorber une certaine quantité d’eau, la capacité d’absorber les particules gélatineuses et les particules plus petites que l’ouverture de porosités du média et de plus une durée de vie plus longue grâce à la structure tridimensionnelle.

Exemples de filtres en profondeur :

 

Ces filtres vont généralement enlever les particules et contaminants variant de 1 à 10 microns et sont le plus souvent montés en parallèle ou en soutirage latéral, permettant un débit de 10 à 15 % du volume d’huile total. Avec cette caractéristique, ces filtres ne sont pas dotés de soupape de dérivation. Un filtre en profondeur colmaté sans soupape de dérivation incorporé, monté par erreur sur une application à passage total, va éventuellement restreindre ou arrêter le débit de l’huile, résultant en une défaillance catastrophiques.

Plusieurs cartouches prétendent être des filtres en profondeur. Mais pour être un vrai filtre en profondeur, une cartouche doit avoir la propriété de retenir les contaminants au travers toute la section transversale du filtre. Une densité graduelle permet aux plus larges particules d’être captées près de la surface tandis que les plus fines vont s’enfoncer dans le média et seront capturées plus dans le centre du filtre, dans les ouvertures les plus petites. Sans densité graduelle, un soit disant filtre en profondeur n’est en pratique qu’un filtre de surface.

Le filtre en profondeur est généralement de forme cylindrique et s’insère dans un boîtier cylindrique. La matière utilisée pour fabriquer un filtre de profondeur peut inclure une large variété de matériaux naturels et synthétiques. Il existe une variété de plus en plus importante de matériaux non tissés fait de thermoplastiques extrudés appliqués directement sur un noyau récepteur, résultant en une couche d’épaisseur désirée.

La cartouche peut également être fabriquée à partir d’un multi-filament continu tissé à angle sur une bobine, produisant un média tissé en spirale. Alternativement, du matériel en feuille épaisses, tissé, non tissé ou collé, peut être coupé, enroulé autour d’un noyau et joint aux bouts.

Peu importe comment le filtre est fabriqué, beaucoup de considérations doivent être prises en compte pour fabriquer un élément qui rencontrera la bonne efficacité de filtration, la résistance au débit et la capacité de rétention, en choisissant les fibres de la bonne grosseur et de la bonne forme.

De nombreux filtres absorbants mal construits sont susceptibles à un phénomène appelé l’effet de canalisation. L’effet de canalisation, c’est l’huile passant au travers du média créant un canal ou localisant un passage où il y a le moins de résistance.  Une fois que la canalisation est débutée, l’efficacité de la filtration cesse.

Notons enfin que plusieurs sont concernés par la perte d’additifs de l’huile par absorption avec les filtres en profondeur.

Les filtres absorbants n’enlèveront pas les additifs à moins que l’additif soit un lubrifiant solide tel que le graphite, et que la grosseur des particules soit dans une gamme qui les empêcherait de passer au travers du filtre.

Donc un bon ajout pour les équipements mobiles souvent équipés d’une filtration en surface de base, aidant ainsi à améliorer la propreté et la durée de vie de l’huile et également par le fait même augmenter la durée de vie des composantes.

François Lépine
ingénieur mécanique, MLA-1
Directeur général, Filtramax Inc.

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