ISO 16889:2008
(Main)Hydraulic fluid power — Filters — Multi-pass method for evaluating filtration performance of a filter element
Hydraulic fluid power — Filters — Multi-pass method for evaluating filtration performance of a filter element
ISO 16889:2008 describes a multi-pass filtration performance test with continuous contaminant injection for hydraulic fluid power filter elements; a procedure for determining the contaminant capacity, particulate removal and differential pressure characteristics; a test currently applicable to hydraulic fluid power filter elements that exhibit an average filtration ratio greater than or equal to 75 for particle sizes less than or equal to 25 µm(c), and a final reservoir gravimetric level of less than 200 mg/L; and a test using ISO medium test dust contaminant and a test fluid. ISO 16889:2008 is intended to provide a test procedure that yields reproducible test data for appraising the filtration performance of a hydraulic fluid power filter element without influence of electrostatic charge. ISO 16889:2008 applies to three test conditions: test condition 1, conducted with a base upstream gravimetric level of 3 mg/L; test condition 2, conducted with a base upstream gravimetric level of 10 mg/L; and test condition 3, conducted with a base upstream gravimetric level of 15 mg/L.
Transmissions hydrauliques — Filtres — Évaluation des performances par la méthode de filtration en circuit fermé
L'ISO 16889:2008 décrit un essai évaluant les performances de filtration en circuit fermé d'éléments filtrants de transmission hydraulique avec injection continue d'un polluant, un mode opératoire pour déterminer leurs capacité de rétention, leur efficacité de filtration des particules et leur perte de charge, un essai applicable à l'heure actuelle aux éléments filtrants de transmission hydraulique ayant un rapport de filtration moyen supérieur ou égal à 75 pour les particules de taille inférieure ou égale à 25 µm(c) et une concentration finale dans le réservoir inférieur à 200 mg/l et un essai utilisant le contaminant ISO Medium Test Dust (poudre d'essai moyenne) et un fluide d'essai. L'ISO 16889:2008 est destinée à fournir un mode opératoire générant des données d'essai reproductibles pour l'évaluation des performances de filtration d'un élément filtrant de transmission hydraulique sans l'influence de charges électrostatiques. L'ISO 16889:2008 s'applique à trois conditions d'essai: condition d'essai 1, réalisés avec une concentration théorique amont de 3 mg/l, condition d'essai 2, réalisés avec une concentration théorique amont de 10 mg/l et condition d'essai 3, réalisés avec une concentration théorique amont de 15 mg/l.
General Information
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 16889
Second edition
2008-06-15
Hydraulic fluid power — Filters —
Multi-pass method for evaluating
filtration performance of a filter
element
Transmissions hydrauliques — Filtres — Évaluation des performances
par la méthode de filtration en circuit fermé
Reference number
ISO 16889:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 16889:2008(E)
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Published in Switzerland
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ISO 16889:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope .1
2 Normative references .1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols .3
5 General procedures.5
6 Test equipment .5
7 Measuring instrument accuracy and test condition variations .6
8 Filter performance test circuit validation procedures .7
8.1 Filter test system validation .7
8.2 Validation of contaminant injection system .8
9 Summary of information required prior to testing .9
10 Preliminary preparation .9
10.1 Test filter assembly .9
10.2 Contaminant injection system.10
10.3 Filter test system .11
11 Filter performance test.12
12 Calculations.13
13 Data presentation.15
14 Identification statement (reference to this International Standard) .16
Annex A (normative) Base test-fluid properties .19
Annex B (informative) Test system design guide .21
Annex C (informative) Examples of report calculations and graphs .26
Annex D (informative) Summary of data from the round robin test programme conducted
to verify the procedure in this International Standard.34
Bibliography .41
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ISO 16889:2008(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 16889 was prepared by Technical Committee ISO/TC 131, Fluid power systems, Subcommittee SC 6,
Contamination control.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 16889:1999), 6.3 and Annex A of which have
been technically revised, Annex A by the deletion of detailed round-robin data.
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ISO 16889:2008(E)
Introduction
In hydraulic fluid power systems, one of the functions of the hydraulic fluid is to separate and lubricate the
moving parts of the components. The presence of solid particulate contamination produces wear, resulting in
loss of efficiency, reduced component life and subsequent unreliability.
A hydraulic filter is provided to control the number of particles circulating within the system to a level that is
commensurate with the degree of sensitivity of the components to the contaminant and the level of reliability
required by the users.
To enable the comparison of the relative performance of filters so that the most appropriate filter can be
selected, it is necessary that test procedures be available. The performance characteristics of a filter are a
function of the element (its medium and geometry) and the housing (its general configuration and seal
design).
In practice, a filter is subjected to a continuous flow of contaminant entrained in the hydraulic fluid until some
specified terminal differential pressure (relief-valve cracking pressure or differential-pressure indicator setting)
is reached.
Both the length of operating time (prior to reaching terminal pressure) and the contaminant level at any point
in the system are functions of the rate of contaminant addition (ingression plus generation rates) and the
performance characteristics of the filter.
Therefore, it is necessary that a realistic laboratory test to establish the relative performance of a filter provide
the test filter with a continuous supply of ingressed contaminant and allow the periodic monitoring of the
filtration performance characteristics of the filter.
It is also necessary that the test provide an acceptable level of repeatability and reproducibility, and a
standard test contaminant, the ISO medium test dust (ISO MTD) in accordance with ISO 12103-1, be
featured. This product has been shown to have a consistent particle-size distribution and is available
worldwide. The filtration performance of the filter is determined by measurement of the upstream and
downstream particle-size distributions using automatic particle counters validated to ISO standards.
This test is intended to differentiate filter elements according to their functional performance but is not
intended to represent performance under actual field operating conditions. Test conditions are steady-state,
and the dynamic characteristics of industrial hydraulic systems are not represented. Other test protocols exist
or are in development to evaluate performance with cyclic flow, high viscosity, flow fatigue, etc.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 16889:2008(E)
Hydraulic fluid power — Filters — Multi-pass method for
evaluating filtration performance of a filter element
1 Scope
This International Standard describes the following:
a) a multi-pass filtration performance test with continuous contaminant injection for hydraulic fluid power
filter elements;
b) a procedure for determining the contaminant capacity, particulate removal and differential pressure
characteristics;
c) a test currently applicable to hydraulic fluid power filter elements that exhibit an average filtration ratio
greater than or equal to 75 for particle sizes u 25 µm(c), and a final reservoir gravimetric level of less
than 200 mg/L;
NOTE It is necessary to determine by validation the range of flow rates and the lower particle size limit that can be
used in test facilities.
d) a test using ISO medium test dust contaminant and a test fluid in accordance with Annex A.
This International Standard is intended to provide a test procedure that yields reproducible test data for
appraising the filtration performance of a hydraulic fluid power filter element without influence of electrostatic
charge.
This International Standard applies to three test conditions:
⎯ test condition 1, with a base upstream gravimetric level of 3 mg/L;
⎯ test condition 2, with a base upstream gravimetric level of 10 mg/L;
⎯ test condition 3, with a base upstream gravimetric level of 15 mg/L.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 1219-1, Fluid power systems and components — Graphic symbols and circuit diagrams — Part 1:
Graphic symbols for conventional use and data-processing applications
ISO 2942, Hydraulic fluid power — Filter elements — Verification of fabrication integrity and determination of
the first bubble point
ISO 3722, Hydraulic fluid power — Fluid sample containers — Qualifying and controlling cleaning methods
ISO 3968, Hydraulic fluid power — Filters — Evaluation of differential pressure versus flow characteristics
ISO 4021, Hydraulic fluid power — Particulate contamination analysis — Extraction of fluid samples from lines
of an operating system
ISO 4405, Hydraulic fluid power — Fluid contamination — Determination of particulate contamination by the
gravimetric method
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ISO 16889:2008(E)
ISO 5598, Fluid power systems and components — Vocabulary
ISO 5725 (all parts), Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results
ISO 11171:1999, Hydraulic fluid power — Calibration of automatic particle counters for liquids
ISO 11943:1999, Hydraulic fluid power — On-line automatic particle-counting systems for liquids — Methods
of calibration and validation
ISO 12103-1:1997, Road vehicles — Test dust for filter evaluation — Part 1: Arizona test dust
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 5598 and the following apply.
3.1
contaminant mass injected
mass of specific particulate contaminant injected into the test circuit to obtain the terminal differential pressure
3.2
differential pressure
∆p
difference between the tested component inlet and outlet pressure as measured under the specified
conditions
NOTE See Figure 1 for a graphical depiction of differential pressure terms.
3.2.1
clean assembly differential pressure
difference between the tested component inlet and outlet pressures as measured with a clean filter housing
containing a clean filter element
3.2.2
clean element differential pressure
differential pressure of the clean element calculated as the difference between the clean assembly differential
pressure and the housing differential pressure
3.2.3
final assembly differential pressure
assembly differential pressure at the end of a test, equal to the sum of the housing plus the terminal element
differential pressures
3.2.4
housing differential pressure
differential pressure of the filter housing without an element
3.2.5
terminal element differential pressure
maximum differential pressure across the filter element as designated by the manufacturer to limit useful
performance
3.3
rest conductivity
electrical conductivity at the initial instant of current measurement after a d.c. voltage is impressed between
electrodes
NOTE It is the reciprocal of the resistance of uncharged fluid in the absence of ionic depletion or polarization.
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ISO 16889:2008(E)
3.4
retained capacity
mass of the specific particulate contaminant effectively retained by the filter element when the terminal
element differential pressure is reached
Key
X test time or mass injected 3 clean element differential pressure
Y differential pressure 4 housing differential pressure
1 final assembly (end of test) differential pressure 5 clean assembly differential pressure
2 terminal element differential pressure
Figure 1 — Differential pressure conventions for multi-pass test
4 Symbols
4.1 The graphic symbols used are in accordance with ISO 1219-1.
4.2 The letter symbols used in this International Standard are shown in Table 1.
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ISO 16889:2008(E)
Table 1 — Letter symbols
Symbol Unit Description or explanation
particles per millilitre Overall average upstream count of particles larger than size x
A
u,x
particles per millilitre Overall average downstream count of particles larger than size x
A
d,x
c milligrams per litre Average base upstream gravimetric level
b
c′ milligrams per litre Desired base upstream gravimetric level
b
c milligrams per litre Average injection gravimetric level
i
c′ milligrams per litre Desired injection gravimetric level
i
c milligrams per litre Test reservoir gravimetric level at 80 % assembly differential pressure
80
m grams Mass of contaminant needed for injection
m grams Estimated filter element contaminant capacity (mass injected)
e
m grams Contaminant mass injected
i
m grams Contaminant mass injected at element differential pressure
p
m grams Retained capacity
R
n –– Number of counts in specific time period
N particles per millilitre Number of upstream particles larger than size x at count j
u,x,j
N particles per millilitre Number of downstream particles larger than size x at count j
d,x,j
particles per millilitre Average upstream count of particles larger than size x at time interval t
N
u,x,t
particles per millilitre Average downstream count of particles larger than size x at time interval t
N
d,x,t
p pascals or kilopascals (bar) Pressure
∆p pascals or kilopascals (bar) Differential pressure
q litres per minute Test flow rate
q litres per minute Discarded downstream sample flow rate
d
q litres per minute Average injection flow rate
i
q′ litres per minute Desired injection flow rate
i
q litres per minute Discarded upstream sample flow rate
u
t minute Test time
t minute Predicted test time
pr
t minute Final test time
f
t minute Test time at element differential pressure
p
V litres Final measured injection system volume
if
V litres Initial measured injection system volume
ii
V litres Minimum required operating injection system volume
min
V litres Final measured filter test system volume
tf
V litres Minimum validated injection system volume
v
x , x micrometres Particle sizes
1 2
x micrometres Interpolated particle size
int
a
β –– Filtration ratio at particle size x (ISO 11171 calibration)
x(c)
β –– Filtration ratio at particle size x and time interval t
x,t
a
–– Average filtration ratio at particle size x (ISO 11171 calibration)
β
x(c)
a
The subscript (c) signifies that the filtration ratio, β , and the average filtration ratio, β , are determined in accordance with the
x(c) x(c)
method in this International Standard using automatic particle counters calibrated in accordance with ISO 11171.
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ISO 16889:2008(E)
5 General procedures
5.1 Set up and maintain apparatus in accordance with Clauses 6 and 7.
5.2 Validate equipment in accordance with Clause 8.
5.3 Run all tests in accordance with Clauses 9, 10 and 11.
5.4 Analyse test data in accordance with Clause 12.
5.5 Present data from Clauses 10, 11 and 12 in accordance with the requirements of Clause 13.
6 Test equipment
6.1 Suitable timer.
6.2 Automatic particle counter(s) (APC), calibrated in accordance with ISO 11171.
6.3 ISO medium test dust (ISO MTD, ISO 12103-1-A3), in accordance with ISO 12103-1, dried at 110 °C
to 150 °C for not less than 1 h for quantities less than 200 g.
For quantities greater than 200 g, dry for at least 30 min per additional 100 g. For use in the test system, mix
the test dust into the test fluid, mechanically agitate, then disperse ultrasonically with a power density of
2 2
3 000 W/m to 10 000 W/m .
Ensure that the ISO MTD used conforms to all the requirements of ISO 12103-1-A3, especially the volume
particle size distribution shown in ISO 12103-1:1997, Table 2.
NOTE This dust is commercially available. For availability of ISO MTD, contact the ISO secretariat service or national
members of ISO.
6.4 On-line counting system, and dilution system if necessary, validated in accordance with ISO 11943.
6.5 Sample bottles, containing less than 20 particles larger than 6 µm(c) per millilitre of bottle volume,
qualified in accordance with ISO 3722, to collect samples for gravimetric analyses.
6.6 Petroleum-base test fluid, in accordance with Annex A.
NOTE 1 The use of this carefully controlled hydraulic fluid assures greater reproducibility of results and is based upon
current practices, other accepted filter standards and its world-wide availability.
NOTE 2 The use of an anti-static agent can affect the test results.
6.7 Filter performance test circuit, composed of a filter test system and a contaminant injection system.
6.7.1 Filter test system, consisting of the following:
a) a reservoir, a pump, fluid conditioning apparatus and instrumentation that are capable of accommodating
the range of flow rates, pressures and volumes required by the procedure and capable of meeting the
validation requirements of Clause 8;
b) a clean-up filter capable of providing an initial system contamination level as specified in Table 3;
c) a configuration that is insensitive to the intended operative contaminant level;
d) a configuration that does not alter the test contaminant distribution over the anticipated test duration;
e) pressure taps in accordance with ISO 3968;
f) fluid sampling sections upstream and downstream of the test filter in accordance with ISO 4021.
NOTE For typical configurations that have proved satisfactory, refer to Annex B.
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ISO 16889:2008(E)
6.7.2 Contaminant injection system, consisting of the following:
a) a reservoir, a pump, fluid conditioning apparatus and instrumentation that are capable of accommodating
the range of flow rates, pressures and volumes required by the procedure and capable of meeting the
validation requirements of Clause 8;
b) a configuration that is insensitive to the intended operative contaminant level;
c) a configuration that does not alter the test contaminant distribution over the anticipated test duration;
d) a fluid sampling section in accordance with ISO 4021.
NOTE For typical configurations that have proved satisfactory, refer to Annex B.
6.8 Membrane filters and associated laboratory equipment, suitable for conducting the gravimetric
method in accordance with ISO 4405.
7 Measuring instrument accuracy and test condition variations
7.1 Use and maintain measuring instrument accuracy and test condition variations within the limits given in
Table 2.
Table 2 — Measuring instrument accuracy and test condition variation
Instrument reading Allowed test condition
Test parameter SI unit
accuracy variation
Conductivity pS/m ± 10 % 1 000 to 10 000
Differential pressure Pa or kPa (bar) ± 5 % —
Base upstream gravimetric level mg/L — ± 10 %
Injection flow rate mL/min ± 2 % ± 5 %
Test flow rate L/min ± 2 % ± 5 %
Automatic particle counter (APC)
a
L/min ± 1,5 % ± 3 %
sensor flow rate
2 b 2
Kinematic viscosity mm /s ± 2 % ± 1 mm /s
Mass g ± 0,1 mg —
c
Temperature °C ± 1 °C ± 2 °C
Time s ± 1 s —
Injection system volume L ± 2 % —
Filter test system volume L ± 2 % ± 5 %
a
Sensor flow rate variation is included in the overall 10 % allowed between sensors.
b 2
1 mm /s = 1 cSt (centistoke).
c
Or as required to guarantee the viscosity tolerance.
7.2 Maintain specific test parameters within the limits in Table 3 depending on the test condition being
used.
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ISO 16889:2008(E)
Table 3 — Test condition values
Parameter Condition 1 Condition 2 Condition 3
Less than 1 % of the minimum level specified in Table 4,
Initial contamination level for filter test system
measured at the smallest particle size being counted.
Initial contamination level for injection system Less than 1 % of the injection gravimetric level.
a
Base upstream gravimetric level, mg/L 3 ± 0,3 10 ± 1,0 15 ± 1,5
Minimum of five sizes, including 30 µm(c), selected to cover the
presumed filter performance range from β = 2 to β = 1 000. Typical
b
Recommended particle sizes for counting
sizes are 4 µm(c), 5 µm(c), 6 µm(c), 7 µm(c), 8 µm(c), 10 µm(c),
12 µm(c), 14 µm(c), 20 µm(c) and 25 µm(c).
Sampling and counting method On-line automatic particle counting.
a
When comparing test results between two filters, the base upstream gravimetric levels should be the same.
b
When a fine filter element is being tested, it might not be possible to count those particle sizes for which filtration ratios are low (for
example, β = 2 or β = 10), and when a coarser filter element is being tested, it might not be possible to count or determine those particle
sizes for which filtration ratios are high (for example, β = 200 or β = 1 000), because this can require measurements that are beyond the
limits of the APC or the test conditions specified in this International Standard.
8 Filter performance test circuit validation procedures
NOTE These validation procedures reveal the effectiveness of the filter performance test circuit to maintain
contaminant entrainment and/or prevent contaminant size modification.
8.1 Filter test system validation
8.1.1 Validate the filter test system at the minimum flow rate at which it is operated. Install a conduit in place
of filter housing during validation.
8.1.2 Adjust the total fluid volume of the filter test system (exclusive of the clean-up filter circuit), such that it
is numerically within the range of 25 % to 50 % of the minimum volume flow rate, expressed in litres per
minute, with a minimum of 5 L.
It is recommended that the system be validated with a fluid volume numerically equal to 50 % of the minimum
test volume flow rate for flow rates less than or equal to 60 L/min, or 25 % of the minimum test volume flow
rate for flow rates greater than 60 L/min.
NOTE This is the ratio of volume to flow rate required by the filter test procedure (see 10.3.4).
8.1.3 Contaminate the system fluid to the base upstream gravimetric level for each test condition (1, 2 or 3)
selected as shown in Table 3 using the ISO 12103-A3 test dust.
8.1.4 Verify that the flow rate through each particle-counting sensor is equal to the value used for the
particle-counter calibration within the limits of Table 2.
8.1.5 Circulate the fluid in the test system for 60 min, conducting continuous on-line automatic particle
counts from the upstream sampling section for a period of 60 min. The sample flow from this section shall not
be interrupted for the duration of the validation.
8.1.6 Record the cumulative on-line particle counts at equal time intervals not exceeding 1 min for the
duration of the 60 min test at the particle sizes selected from those given in Table 3, including the 30 µm(c)
particle size.
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ISO 16889:2008(E)
8.1.7 Accept the validation test only if
a) the particle count obtained for a given size at each sample interval does not deviate more than 15 % from
the average particle count from all sample intervals for that size, and
b) the average of all cumulative particle counts per millilitre is within the range of acceptable counts shown
in Table 4.
Table 4 — Particle size versus acceptable cumulative particle counts per millilitre
a
Acceptable cumulative particle counts per millilitre
Particle size
Test condition 1 Test condition 2 Test condition 3
(3 mg/L) (10 mg/L) (15 mg/L)
µm(c) min. max. min. max. min. max.
1 104 000 128 000 348 000 426 000 522 000 639 000
2 26 100 31 900 86 900 106 000 130 000 159 000
3 10 800 13 200 36 000 44 000 54 000 66 000
4 5 870 7 190 19 600 24 000 29 400 35 900
5 3 590 4 390 12 000 14 600 17 900 22 000
6 2 300 2 830 7 690 9 420 11 500 14 100
7 1 510 1 860 5 050 6 190 7 570 9 290
8 1 010 1 250 3 380 4 160 5 080 6 230
10 489 609 1 630 2 030 2 460 3 030
12 265 335 888 1 110 1 340 1 660
14 160 205 536 681 810 1 020
20 46 64 155 211 237 312
25 16 27 56 86 87 126
30 6 12 21 40 34 58
40 1,1 4,5 4,4 14,2 7,9 20
50 0,15 2,4 1,0 7,6 2,4 11
a
The minimum and maximum values are based on particle counts determined by the National Institute for
Standards and Technology (United States) for SRM 2806 (see ISO/TR 16144) with a calculated variation based on
the Poisson distribution.
8.1.8 Validate the on-line particle counting system, and dilution systems if used, in accordance with
ISO 11943.
8.2 Validation of contaminant injection system
8.2.1 Validate the contaminant injection system at the maximum gravimetric level, maximum injection
system volume, minimum injection flow rate, and for the length of time required to deplete the complete usable
volume.
8.2.2 Prepare the contaminant injection system to contain the required amount of test contaminant and
required fluid volume consistent with the configuration of that system.
NOTE All ancillary procedures used in preparation of the contaminant injection system become part of the validation
procedure. Alteration of these procedures requires revalidation of the system.
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ISO 16889:2008(E)
8.2.3 Add dust to the contaminant injection system and circulate for a minimum of 15 min.
8.2.4 Initiate injection flow from the contaminant injection system, collecting this flow external to the system.
Obtain an initial sample at this point and measure the injection flow rate.
8.2.5 Maintain the injection flow rate within ± 5 % of the desired injection flow rate.
8.2.6 Obtain samples of the injection flow and measure the injection flow rate at 30 min, 60 min, 90 min and
120 min or at a minimum of four equivalent intervals depen
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 16889
Deuxième édition
2008-06-15
Transmissions hydrauliques — Filtres —
Évaluation des performances par la
méthode de filtration en circuit fermé
Hydraulic fluid power — Filters — Multi-pass method for evaluating
filtration performance of a filter element
Numéro de référence
ISO 16889:2008(F)
©
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 16889:2008(F)
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Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles . 4
5 Modes opératoires généraux. 5
6 Équipement d'essai . 5
7 Exactitude des instruments de mesure et variations des conditions d'essai. 6
8 Modes opératoires de validation du circuit de mesure des performances des filtres. 7
8.1 Validation du circuit d'essai des filtres . 7
8.2 Validation du circuit d'injection des polluants . 9
9 Récapitulatif des informations requises avant la réalisation des essais . 9
10 Préparation préliminaire . 10
10.1 Élément filtrant d'essai. 10
10.2 Circuit d'injection des polluants . 10
10.3 Circuit d'essai des filtres . 11
11 Essais de performances du filtre . 12
12 Calculs . 13
13 Présentation des données . 16
14 Déclaration d'identification (référence à la présente Norme internationale). 17
Annexe A (normative) Propriété de base des fluides d'essai. 20
Annexe B (informative) Instructions pour la conception du banc d'essai . 22
Annexe C (informative) Exemples de calculs et de graphiques du rapport. 28
Annexe D (informative) Résumé des données d'un essai round robin mené pour vérifier le mode
opératoire de la présente Norme internationale. 37
Bibliographie . 44
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 16889 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 131, Transmissions hydrauliques et
pneumatiques, sous-comité SC 6, Contrôle de la contamination.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 16889:1999), 6.3 et Annexe A qui ont fait
l'objet d'une révision technique, l'Annexe A par la suppression des données détaillées round robin.
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Introduction
Dans les circuits de transmission hydraulique, l'une des fonctions du fluide hydraulique est de séparer et de
lubrifier les parties mobiles des composants. La présence d'une contamination particulaire solide génère une
usure, ce qui entraîne une perte d'efficacité, une réduction de la durée de vie des composants et, par
conséquent, un manque de fiabilité.
Un filtre hydraulique est utilisé pour maintenir le nombre de particules circulant à l'intérieur du circuit à un
niveau qui soit adapté à la sensibilité des composants aux polluants et au niveau de fiabilité requis par les
utilisateurs.
Afin de comparer les performances relatives des filtres en vue de choisir le filtre le plus approprié, il convient
de disposer des modes opératoires d'essai. Les performances d'un filtre dépendent de l'élément (son milieu
filtrant et sa géométrie) et du boîtier (sa configuration générale et la conception de son joint d'étanchéité).
Dans la pratique, un filtre est soumis à un écoulement continu de polluants entraînés dans le fluide
hydraulique jusqu'à ce qu'une certaine pression différentielle soit atteinte (pression d'ouverture du clapet de
décharge ou réglage de l'indicateur de pression différentielle).
La durée de fonctionnement (avant d'atteindre la pression finale) et la teneur en polluants en tout point du
circuit dépendent du taux d'ajout de polluants (taux d'entrée plus taux de production) et des performances du
filtre.
Par conséquent, il convient qu'un essai de laboratoire réaliste de détermination des performances relatives du
filtre en essai le soumette à un écoulement continu de polluants et permette un mesurage périodique de ses
performances.
L'essai doit également posséder un niveau acceptable de répétabilité et de reproductibilité et un polluant
d'essai standard, la poudre d'essai moyenne ISO (ISO MTD) conformément à l'ISO 12103-1, est utilisé. Il est
reconnu que cette poudre possède une distribution granulométrique homogène et qu'elle est disponible dans
le monde entier. Les performances d'un filtre sont déterminées en mesurant la granulométrie des particules
en amont et en aval du filtre en utilisant des compteurs de particules automatiques validés selon les normes
ISO.
Cet essai est destiné à différencier les éléments filtrants selon leurs performances fonctionnelles, mais n'est
pas destiné à représenter leurs performances dans les conditions de fonctionnement réelles de terrain. Les
conditions d'essai correspondent à un régime d'écoulement continu et les caractéristiques dynamiques des
circuits hydrauliques industriels ne sont pas représentées. D'autres protocoles d'essai existent ou sont en
cours d'élaboration pour évaluer les performances avec des écoulements cycliques, une viscosité élevée, une
fatigue à l'écoulement, etc.
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NORME INTERNATIONALE ISO 16889:2008(F)
Transmissions hydrauliques — Filtres — Évaluation des
performances par la méthode de filtration en circuit fermé
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale décrit
a) un essai évaluant les performances de filtration en circuit fermé d'éléments filtrants de transmission
hydraulique avec injection continue d'un polluant,
b) un mode opératoire pour déterminer leurs capacité de rétention, leur efficacité de filtration des particules
et leur perte de charge,
c) un essai applicable à l'heure actuelle aux éléments filtrants de transmission hydraulique ayant un rapport
de filtration moyen supérieur ou égal à 75 pour les particules de taille inférieure ou égale à 25 µm(c) et
une concentration finale dans le réservoir inférieur à 200 mg/l.
NOTE La plage de débits et la limite inférieure des tailles de particules pouvant être utilisées avec les installations
d'essai seront déterminées par validation.
d) un essai utilisant le contaminant ISO Medium Test Dust (poudre d'essai moyenne) et un fluide d'essai
conformément à l'Annexe A.
La présente Norme internationale est destinée à fournir un mode opératoire générant des données d'essai
reproductibles pour l'évaluation des performances de filtration d'un élément filtrant de transmission
hydraulique sans l'influence de charges électrostatiques.
La présente Norme internationale s'applique à trois conditions d'essai qui sont généralement décrites comme
suit:
a) condition d'essai 1, essais réalisés avec une concentration théorique amont de 3 mg/l;
b) condition d'essai 2, essais réalisés avec une concentration théorique amont de 10 mg/l
c) condition d'essai 3, essais réalisés avec une concentration théorique amont de 15 mg/l.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 1219-1, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Symboles graphiques et schémas de circuit —
Partie 1: Symboles graphiques en emploi conventionnel et informatisé
ISO 2942, Transmissions hydrauliques — Éléments filtrants — Vérification de la conformité de fabrication et
détermination du point de première bulle
ISO 3722, Transmissions hydrauliques — Flacons de prélèvement — Homologation et contrôle des méthodes
de nettoyage
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ISO 3968, Transmissions hydrauliques — Filtres — Évaluation de la perte de charge en fonction du débit
ISO 4021, Transmissions hydrauliques — Analyse de la pollution par particules — Prélèvement des
échantillons de fluide dans les circuits en fonctionnement
ISO 4405, Transmissions hydrauliques — Pollution des fluides — Détermination de la pollution particulaire par
la méthode gravimétrique
ISO 5598, Transmissions hydrauliques et pneumatiques — Vocabulaire
ISO 5725 (toutes les parties), Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure
ISO 11171:1999, Transmissions hydrauliques — Étalonnage des compteurs automatiques de particules en
suspension dans les liquides
ISO 11943:1999, Transmissions hydrauliques — Systèmes de comptage automatique en ligne de particules
en suspension dans les liquides — Méthode d'étalonnage et de validation
ISO 12103-1:1997, Véhicules routiers — Poussière pour l'essai des filtres — Partie 1: Poussière d'essai
d'Arizona
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 5598 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
masse de polluant injectée
masse de polluant particulaire spécifique injectée dans le circuit d'essai pour obtenir la pression différentielle
terminale
3.2
pression différentielle
∆p
différence entre les pressions mesurées à l'entrée et à la sortie de l'appareil soumis à essai dans les
conditions spécifiées
NOTE Voir la Figure 1 pour la représentation des différents termes relatifs à la pression.
3.2.1
pression différentielle du montage d'essai propre
différence entre les pressions mesurées à l'entrée et à la sortie d'un corps de filtre contenant un élément
filtrant propre
3.2.2
pression différentielle de l'élément propre
pression différentielle de l'élément propre calculée par la différence entre la pression différentielle du montage
d'essais propre et la pression différentielle du boîtier d'essai seul
3.2.3
pression différentielle finale du montage d'essai
pression différentielle aux bornes du montage à la fin de l'essai, qui est égale à la somme de la pression
différentielle du boîtier d'essai et de la pression différentielle finale de l'élément filtrant
3.2.4
pression différentielle du boîtier
pression différentielle aux bornes du boîtier d'essai sans élément filtrant
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3.2.5
pression différentielle finale de l'élément filtrant
pression différentielle maximale dans l'élément filtrant, telle que définie par le fabricant pour limiter les
performances utiles
3.3
conductivité au repos
conductivité électrique au moment initial de mesure du courant, après impression d'une tension en courant
continu entre les électrodes
NOTE Il s'agit de l'inverse de la résistance de fluide non chargé sans appauvrissement ou de polarisation ionique.
3.4
capacité de rétention
masse de polluant particulaire spécifique effectivement retenue par l'élément filtrant lorsque sa pression
différentielle finale est atteinte
Légende
X temps d'essai ou masse injectée 3 pression différentielle de l'élément propre
Y pression différentielle 4 pression différentielle du boîtier
1 pression différentielle finale du montage (fin de l'essai) 5 pression différentielle du montage propre
2 pression différentielle finale de l'élément filtrant
Figure 1 — Conventions relatives aux pressions différentielles pour l'essai de filtration
en circuit fermé
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4 Symboles
4.1 Les symboles graphiques employés sont conformes à l'ISO 1219-1.
4.2 Les symboles littéraux utilisés dans la présente Norme internationale sont représentés dans le
Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles littéraux
Symbole Unité Description ou explication
particules par millilitre Nombre amont moyen global de particules dont la taille est supérieure à x
A
u,x
particules par millilitre Nombre aval moyen global de particules dont la taille est supérieure à x
A
d,x
c milligrammes par litre Concentration amont moyenne théorique
b
c′ milligrammes par litre Concentration amont moyenne visée
b
c milligrammes par litre Concentration moyenne d'injection
i
c′ milligrammes par litre Concentration d'injection visée
i
c milligrammes par litre Concentration du réservoir d'essai à 80 % de la pression différentielle du montage
80
m grammes Masse de polluant nécessaire pour l'injection
m grammes Capacité de rétention estimée de l'élément filtrant (masse injectée)
e
m grammes Masse de polluant injectée
i
m grammes Masse de polluant injectée à la pression différentielle de l'élément
p
m grammes Capacité de rétention
R
n –– Comptage pendant une période de temps spécifique
N particules par millilitre Nombre de particules amont dont la taille est supérieure à x au comptage j
u,x,j
N particules par millilitre Nombre de particules aval dont la taille est supérieure à x au comptage j
d,x,j
Nombre amont moyen de particules dont la taille est supérieure à x à l'intervalle
particules par millilitre
N
u,xt,
de temps t
Nombre aval moyen de particules dont la taille est supérieure à x à l'intervalle
particules par millilitre
N
d,xt,
de temps t
pascals ou kilopascals
p Pression
(bar)
pascals ou kilopascals
∆p Pression différentielle
(bar)
q litres par minute Débit d'essai
q litres par minute Débit de l'échantillon aval rejeté
d
q litres par minute Débit d'injection moyen
i
q′ litres par minute Débit d'injection souhaité
i
q litres par minute Débit de l'échantillon amont rejeté
u
t minutes Temps d'essai
t minutes Temps d'essai prévu
pr
t minutes Temps d'essai final
f
t minutes Temps d'essai à la pression différentielle de l'élément
p
V litres Volume final mesuré dans le circuit d'injection
if
V litres Volume initial mesuré dans le circuit d'injection
ii
V litres Volume minimal de fonctionnement requis pour le circuit d'injection
min
V litres Volume final mesuré du circuit d'essai
tf
V litres Volume minimal validé du circuit d'injection
v
x , x micromètres Taille des particules
1 2
x micromètres Taille des particules interpolée
int
a
–– Rapport de filtration à la taille de particule x (étalonnage ISO 11171)
β
x(c)
–– Rapport de filtration à la taille de particule x et à l'intervalle de temps t
β
xt,
a
–– Rapport de filtration moyen à la taille de particule x (étalonnage ISO 11171)
β
x(c)
a
L'indice (c) signifie que le rapport de filtration, β , et que le rapport de filtration moyen, β , ont été déterminés conformément
x(c) x(c)
à la méthode donnée dans la présente Norme internationale en utilisant des compteurs automatiques de particules étalonnés
conformément à l'ISO 11171.
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5 Modes opératoires généraux
5.1 Monter et entretenir l'appareillage conformément aux Articles 6 et 7.
5.2 Valider le matériel conformément à l'Article 8.
5.3 Réaliser tous les essais conformément aux Articles 9, 10 et 11.
5.4 Analyser les données d'essai conformément à l'Article 12.
5.5 Présenter les données provenant des Articles 10, 11 et 12 conformément aux exigences de l'Article 13.
6 Équipement d'essai
6.1 Chronomètre approprié.
6.2 Compteur(s) automatique(s) de particules (CAP), étalonné(s) conformément à l'ISO 11171.
6.3 Poudre d'essai ISO (ISO MTD, ISO 12103-1-A3), conformément à l'ISO 12103-1, séchée à une
température comprise entre 110 °C et 150 °C durant au moins 1 h pour des quantités inférieures à 200 g.
Pour les quantités supérieures à 200 g, sécher pendant au moins 30 min par tranche de 100 g
supplémentaires. Avant de l'introduire dans le circuit d'essai, mélanger la poudre d'essai dans le fluide d'essai,
agiter mécaniquement, puis disperser par traitement ultrasonique avec une densité de puissance comprise
2 2
entre 3 000 W/m et 10 000 W/m .
S'assurer que la poudre d'essai ISO utilisée est conforme à l'ISO 12103-1-A3, notamment par sa distribution
granulométrique en volume donnée dans l'ISO 12103-1:1997, Tableau 2.
NOTE Cette poudre est disponible dans le commerce. Contacter le service du secrétariat de l'ISO ou des membres
nationaux de l'ISO pour obtenir des informations quant à sa disponibilité.
6.4 Circuits de comptage et de dilution en ligne, le cas échéant, ayant été validés conformément à
l'ISO 11943.
6.5 Flacons d'échantillonnage, contenant moins de 20 particules de taille supérieure à 6 µm(c) par
millilitre du volume de flacon, qualifiés conformément à l'ISO 3722, pour prélever des échantillons destinés
aux analyses gravimétriques.
6.6 Fluide à base de pétrole, conformément à l'Annexe A.
NOTE 1 L'utilisation de ce fluide hydraulique contrôlé avec soin garantit une plus grande reproductibilité des résultats
et est fondée sur des pratiques courantes, d'autres normes reconnues sur les filtres et sa disponibilité à l'échelle mondiale.
NOTE 2 L'utilisation d'un agent antistatique peut affecter les résultats de l'essai.
6.7 Circuit servant à mesurer les performances de filtration, comprenant un circuit d'essai et un circuit
d'injection des polluants.
6.7.1 Le circuit d'essai comprend
a) un réservoir, une pompe, un appareil de conditionnement du fluide et des instruments adaptés aux
plages de débits, de pressions et de volumes requises par le mode opératoire et capables de satisfaire
aux exigences de validation de l'Article 8,
b) un filtre de dépollution capable de fournir le niveau initial de propreté du circuit spécifié dans le Tableau 3,
c) une configuration qui soit insensible au niveau de pollution opérationnel prévu,
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d) une configuration qui ne modifiera pas la granulométrie des polluants d'essai pour la durée prévue de
l'essai,
e) des prises de pression conformément à l'ISO 3968,
f) des sections d'échantillonnage du fluide en amont et en aval du filtre d'essai conformément à l'ISO 4021.
NOTE Pour les configurations types ayant été démontrées comme étant satisfaisantes, consulter l'Annexe B.
6.7.2 Le circuit d'injection des polluants comprend
a) un réservoir, une pompe, un filtre de dépollution du fluide et des instruments adaptés aux plages de
débits, de pressions et de volumes requises par le mode opératoire et capables de satisfaire aux
exigences de validation de l'Article 8,
b) une configuration qui soit insensible au niveau de pollution opérationnel prévu,
c) une configuration qui ne modifiera pas la granulométrie des polluants d'essai pour la durée prévue de
l'essai,
d) une section d'échantillonnage du fluide conformément à l'ISO 4021.
NOTE Pour les configurations types ayant été démontrées comme étant satisfaisantes, consulter l'Annexe B.
6.8 Filtres à membranes et équipements de laboratoire associés, adaptés au mesurage de
concentration conformément à l'ISO 4405.
7 Exactitude des instruments de mesure et variations des conditions d'essai
7.1 Utiliser et maintenir l'exactitude des instruments de mesure et les variations des conditions d'essai dans
les limites spécifiées dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Exactitude des instruments de mesure et variation des conditions d'essai
Précision de lecture Variation des conditions
Paramètre d'essai Unité SI
des instruments d'essai autorisées
Conductivité pS/m ± 10 % 1 000 à 10 000
Pression différentielle Pa ou kPa (bar) ± 5 % —
Concentration théorique amont mg/L — ± 10 %
Débit d'injection mL/min ± 2 % ± 5 %
Débit d'essai L/min ± 2 % ± 5 %
Débit du capteur du compteur
a
L/min ± 1,5 % ± 3 %
automatique de particules (CAP)
2 b 2
Viscosité cinématique mm /s ± 2 % ± 1 mm /s
Masse g ± 0,1 mg —
Température °C ± 1 °C ± 2 °C
Temps s ± 1 s —
Volume du circuit d'injection L ± 2 % —
Volume du circuit d'essai L ± 2 % ± 5 %
a
Variation du débit des capteurs à inclure dans les 10 % d'écart total autorisés entre les capteurs.
b 2
1 mm /s = 1 cSt (centistoke).
c
Ou tel que requis pour garantir la tolérance de viscosité.
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7.2 Maintenir les paramètres d'essai spécifiques dans les limites spécifiées dans le Tableau 3 selon la
condition d'essai choisie.
Tableau 3 — Valeurs des conditions d'essai
Paramètre Condition 1 Condition 2 Condition 3
Inférieur à 1 % du niveau minimal spécifié dans le Tableau 4,
Niveau de pollution initial du circuit d'essai des filtres
mesuré à la taille de particule la plus petite devant être comptée.
Niveau de pollution initial pour le circuit d'injection Inférieur à 1 % de la concentration d'injection.
a
Concentration théorique amont, mg/L 3 ± 0,3 10 ± 1,0 15 ± 1,5
Au moins cinq tailles, y compris 30 µm(c), choisies pour couvrir la
Tailles de particules recommandées devant être
plage présumée de performances du filtre (β = 2 à β = 1 000). Les
b
comptées
tailles types sont (4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 20, 25) µm(c).
Méthode d'échantillonnage et de comptage Comptage automatique en ligne des particules.
a
Lors de la comparaison des résultats d'essai de deux filtres, il convient que les concentrations théoriques amont soient identiques.
b
Lorsqu'un élément filtrant fin est soumis à essai, il peut s'avérer impossible de compter les particules à des seuils pour lesquels les
rapports de filtration sont faibles (par exemple, β = 2 ou 10), et lorsqu'un élément filtrant plus gros est soumis à essai, il peut s'avérer
impossible de compter ou de déterminer les tailles de particules pour lesquelles les rapports de filtration sont élevés (par exemple,
β = 200 ou 1 000), car cela peut nécessiter des mesures sortant des limites du compteur automatique de particules ou des conditions
spécifiées dans la présente Norme internationale.
8 Modes opératoires de validation du circuit de mesure des performances des filtres
NOTE Ces modes opératoires de validation révèlent l'aptitude du circuit de mesure des performances des filtres à
maintenir les polluants en suspension et/ou à empêcher toute modification de leur granulométrie.
8.1 Validation du circuit d'essai des filtres
8.1.1 Valider le circuit d'essai au débit minimal pour lequel il est conçu. Installer un tube à la place du boîtier
de filtre pendant la validation.
8.1.2 Ajuster le volume total de fluide du circuit d'essai (à l'exclusion du circuit de dépollution) à une valeur
comprise entre 25 % et 50 % de la valeur minimale du débit volumique exprimé en litres par minute, avec 5 L
au minimum.
Il est recommandé que le circuit soit validé avec un volume de fluide égal à 50 % du débit volumique minimal
d'essai pour des débits inférieurs ou égaux à 60 L/min, ou à 25 % du débit volumique minimal d'essai pour
des débits supérieurs ou 60 L/min.
NOTE Cela est le rapport volume/débit requis pour le mode opératoire d'essai des filtres (voir 10.3.4).
8.1.3 Contaminer le fluide du circuit pour chaque condition d'essai à utiliser (1, 2 ou 3) à la concentration
théorique amont spécifiée dans le Tableau 3 utilisant la poudre d'essai ISO 12103-A3.
8.1.4 Vérifier que le débit passant dans chaque capteur de comptage des particules est égal à celui utilisé
pour l'étalonnage du compteur de particules dans les limites du Tableau 2.
8.1.5 Faire circuler le fluide dans le circuit d'essai pendant 60 min en réalisant des comptages
automatiques en ligne de particules à partir de la prise d'échantillons amont pendant 60 min. Le débit
d'échantillonnage depuis cette section ne doit pas être interrompu pendant la durée de la validation.
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8.1.6 Enregistrer les comptages cumulés à des intervalles de temps égaux ne dépassant pas 1 min pour la
durée de l'essai de 60 min aux tailles de particules choisies parmi celles indiquées dans le Tableau 3,
y compris la taille 30 µm(c).
8.1.7 Accepter l'essai de validation seulement si
a) le nombre de particules comptées à une taille donnée à chaque intervalle d'échantillonnage ne dévie pas
de plus de 15 % par rapport au nombre moyen de particules comptées à cette taille pendant les autr
...
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