Olio, SAE, W, API e filtro olio: cosa sono?
Per capirlo è necessario sapere qualcosa sull’olio lubrificante.
Che cos’è l’olio lubrificante?
L’olio lubrificante (“olio motore”) per motori e trasmissioni ha 4 funzioni principali:
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Lubrificare tutti gli elementi interni del motore o della trasmissione per ridurre l’attrito e l’usura
Raffreddare il motore o la trasmissione
Controllare e mantenere basso il livello di contaminazione e di corrosione
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Sigillare le parti a contatto (es. fasce elastiche dei pistoni)
Due sono gli ingredienti principali dell’olio motore: fluido di base e additivi.
Il fluido di base costituisce la porzione maggiore dell’olio motore: le sue funzioni principali sono la lubrificazione
delle parti in movimento, il raffreddamento e la capacità di sigillare i raschiaolio.
Il fluido di base può avere origini diverse: 1) raffinazione del petrolio, 2) miscela di una o più sostanze chimiche di
sintesi 3) combinazione di sostanze di sintesi e derivati dal petrolio (oli parasintetici, semisintetici)
Il fluido di base si ottiene con miscele di diverse frazioni d’olio, per creare il prodotto finale. Alcune di queste frazioni
tendono a “bollire” a temperature relativamente basse (a causa delle lunghe molecole di carbonio che le
costituiscono, sensibili alla temperature).
L’alta temperatura di funzionamento del motore facilita la rottura di queste molecole, alterando quindi le proprietà
fisiche dell’olio (es. la viscosità).
Un fluido di base sintetico è composto in genere da molecole di forma uniforme, che resistono meglio alla
temperatura e quindi mantengono le caratteristiche fisiche in condizioni difficiliLe funzioni degli additive sono molteplici: anti-usura, anti-schiuma, prevenzione della corrosione, neutralizzazione
degli acidi, stabilizzazione della viscosità, capacità detergente e disperdente.
La qualità degli additivi varia moltissimo da produttore a produttore. Negli ultimi 30 sono stati fatti enormi progressi
nella formulazione di additivi, sotto la spinta della notevole evoluzione dei motori.
Viscosità
E’ una delle caratteristiche più importanti di un lubrificante..
L’indice di viscosità si riferisce alla “consistenza” dell’olio e alla sua resistenza allo scorrimento. Un olio deve essere
in grado di fluire o scorrere anche a basse temperature, in special modo all’avviamento del motore, per garantire la
lubrificazione delle parti interne.
Ma l’olio deve rimanere viscose (“denso”) anche ad alte temperature, per proteggere il motore.
Gli additive per aumentare la viscosità dell’olio allargano il campo di viscosità dell’olio.
L’indice di viscosità (IV) indica le caratteristiche di viscosità dell’olio al variare della temperatura: minore è la
variazione di questo indice (con la temperatura) migliore è la protezione del motore.
Un olio che subisce poche variazioni con l’indice di viscosità ha un indice IV elevato. Al contrario, un olio molto
sensibile alle variazioni di temperatura avrà un indice IV molto piccolo. E’ meglio usare olii con indice IV elevato.
L’indice IV è misurato e assegnato confrontando la viscosità (“densità”) dell’olio a 40°C e a 100°C. Ma l’indice non
ci dice se le prestazioni dell’olio sono altrettanto buone ad alta o bassa temperatura.
Protezione alla bassa temperatura
Per valutare le prestazioni dell’olio a bassa temperature si usa il Pour Point (“punto di gocciolamento”): questo
numero ci dice a che temperatura l’olio tende a solidificare e non gocciola più (situazione pericolosa per un motore
al momento della messa in moto, perché la pompa di lubrificazione deve pompare olio estremamente denso).
Gli oli multi-viscosi (es. 10W-30 e 10W- 40) contengono degli additivi chimici (riduttori del punto di gocciolamento)
che mantengono l’olio fluido anche a basse temperature.
Protezione dall’usura
Una delle funzioni principali dell’olio è lubrificare le parti in movimento per ridurre l’attrito e l’usura.
L’olio deve formare uno strato sottile sulla superficie di ogni elemento a contatto con un altro in movimento,
evitando che si “sfreghino” tra di loro.
Un buon olio motore contiene sempre additivi anti-usura e anti-attrito.
Ossidazione
L’ossidazione è un cedimento chimico dell’olio a causa dell’alta temperatura: l’olio surriscaldato rilascia gas acidi e
si forma una morchia densa nella coppa dell’olio. Se c’è una anche minima percentuale d’acqua nell’olio, si
scatenano processi di corrosione e si forma ruggine (processi molto nocivi per i motori diesel).
Per contrastare l’azione degli acidi, si aggiungono additivi neutralizzatori.
La qualità e quantità di tali additivi è indicata da un numero, il Total Base Number (TBN). Un buon olio avrà un
numero compreso fra 7 e 10. Un olio di qualità media (motori a benzina) può avere un TBN compreso fra 5 e 6.
Detergenti e Disperdenti
La combustione genera scorie: depositi carboniosi su pistoni, fasce elastiche, valvole. Spesso le scorie
raggiungono l’olio e lo contaminano.
Gli additivi detergenti mantengono il motore pulito e prevengono il deposito dei residui carboniosi.
Gli additivi disperdenti sono aggiunti all’olio per prevenire la formazione di morchie e sporcizia nell’olio,
mantenendo in sospensione le particelle indesiderate. Il filtro dell’olio può così catturarle.
Schiuma
L’olio continuamente rimescolato dalle parti in movimento ingloba facilmente piccolo bolle d’aria. Il risultato è un olio
“schiumoso” che ha una minore capacità lubrificante. Gli additivi (es. siliconici) riducono la tendenza alla formazione
di schiuma.
Compatibilità con le guarnizioni
Tutti gli olii devono essere compatibili con la maggior parte delle guarnizioni e paraolio utilizzati in motori e
trasmissioni: l’olio non deve aggredire le guarnizioni, scioglierle o gonfiarle (anche se un modesto effetto di
rigonfiamento delle guarnizioni ha effetti migliorativi della capacità di tenuta).
Gli olii devono essere formulati per non danneggiare guarnizioni a base di Fluorocarburi, Buna-N, Silicone, Viton
ed altri materiali di uso comune.
Smaltimento del calore
L’olio contribuisce a mantenere bassa la temperatura del motore .
Lo scambiatore di calore (radiatore) contribuisce per non più del 60% al raffreddamento del motore (di cui
“raffredda” solo la parte superiore, la testa dei cilindri, le sedi dei pistoni e le valvole).
Il restante 40% è garantito dal tipo di olio, che bagna superfici calde (come quella dell’albero motore, dei cuscinetti
di biella, degli ingranaggi di rinvio).
Il calore è generato dall’attrito tra le parti in movimento e dalla combustione. L’olio deve asportare questo calore e
dissiparlo cedendolo, quando ricade, all’aria ed alle pareti della coppa dell’olio.
Per capire l’importanza dell’olio per il raffreddamento, si pensi che la quantità d’olio necessaria per lubrificare il
motore è molto minore di quella necessaria per il raffreddamento.
Sistemi di classificazione
Gli olii sono classificati in due modi diversi:
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Un sistema si basa sulla viscosità dell’olio (gradazione SAE)
Un sistema si basa sulle specifiche che deve avere l’olio per ciascun tipo di motore (classe API)
Gradazione SAE
La gradazione SAE, creata dall’Associazione degli Ingegneri del Settore Automobilistico = Society of Automotive
Engineers (SAE), è un sistema basato sulle misure di viscosità dell’olio eseguite con una serie di prove.
Questo sistema stabilisce 11 livelli di classificazione: SAE0W, SAE5W, SAE10W, SAE15W, SAE20W,
SAE25W, SAE20, SAE30, SAE40, SAE50 and SAE60. These are known as single grade or single viscosity oils.
Questi “numeri” corrispondono a fasce specifiche nelle quali ricade ciascun tipo di olio.
La lettera "W" indica che l’olio è utillizzabile a basse temperature.
La classifica è crescente: dal numero più basso per oii adatti a basse temperature al numero più alto per olii
adatti a temperature e condizioni di carico elevate.
Gli olii “monogrado” hanno un campo di efficacia ridotto e quindi un numero limitato di applicazioni. Per avere un
olio abbastanza versatile, si deve invece utilizzare un prodotto che rientri in almeno due valori di questa
classificazione .
Gli olii multiviscosi (multigrado) sono proprio quelli in grado di funzionare in più condizioni: es. SAE5W-30,
SAE10W-30, SAE15W-40 e SAE20W-50.
Il numero e la lettera "W" danno un’indicazione delle proprietà dell’olio che può essere efficace anche a basse
temperature (si può immaginare che la sigla W stia per “winter” = inverno).
Il numero senza la lettera "W" "indica che l’olio è efficace sostanzialmente ad alta temperatura.
Oli multigrado tipo 10W-30 rispettano le specifiche SAE 10W a freddo e quelle SAE 30 a caldo.
Olii SAE10W-30 and SAE5W-30 sono largamente diffusi perchè danno buone prestazioni a freddo e a caldo.
Classificazione API
L’stituto Petrolifero Americano = American Petroleum
Institute (API) ha sviluppato una classificazione per
identificare gli olii formulati per soddisfare le esigenze di
vari tipi di motore.
Il sistema di classificazione API ha due grandi categorie:
serie S- e serie C
La serie S è attribuita a olii con proprietà specifiche per
motori a benzina o propano.
Ci sono 10 categorie nella serie S: SA, SB, SC, SD, SE,
SF, SG, SH, SJ, e SL
La progressione è alfabetica: ogni classe successiva
sostituisce la precedente e l’olio con tale classe ha
caratteristiche migliori e aggiuntive rispetto a quello che lo
precede.
Al momento gli olii più diffusi sono di classe API SH o superiore. La classe SL (più recente) indica olii che
riducono l’attrito, contribuiscono a ridurre i consumi e le emissioni.
La serie C è attribuita agli olii per motori.
Ci sono 8 categorie, sempre in progressione alfabetica:: CA, CB, CC, CD, CD-II, CE, CF-4 e CG-4.
Diversamente dalla catalogazione S, gli oli C nella scala alfabetica non sostituiscono i precedenti.
Al momento gli olii più diffusi sono di classe API CF, CF-2 e CH-4.
CF specifico per motori diesel a iniezione indiretta.
CF-2 specifico per motori diesel a 2 tempi.
CH-4 specifico per motori diesel “heavy duty” (diesel veloci).
Motori sovralimentati (turbo)
I motori sovralimentati (sia a benzina che gasolio) hanno esigenze diverse di lubrificazione, anche in virtù di
regimi di rotazione più elevati dei motori aspirati: richiedono volumi d’olio maggiori per le sollecitazioni più alte
che i motori devono sopportare e quindi per temperature di funzionamento in genere più elevate.
Le esigenze da risolvere:
1) perdite di viscosità dell’olio che accelerano l’usura
2) maggiore produzione di residui carboniosi
3) ossidazione rapida a causa delle temperature elevate
In questi casi si devono utilizzare olii "CF" specifici per motori diesel a turbina, ricchi di additivi per innalzare
l’indice di viscosità, di detergenti e disperdenti e API SJ-CF specifici per motori benzina a turbina
OLIO e INVERTITORI, una questione “scivolosa”:
OLIO e INVERTITORI, una questione “scivolosa”
Nei precedenti articoli proposti dal Servizio Assistenza Technodrive si è presentato il panorama degli oli
lubrificanti.
Non tutti i lubrificanti sono adatti per l’uso negli invertitori con frizioni in bagno d’olio (invertitori
“idraulici”): nella maggior parte delle imbarcazioni entrobordo si tende ad utilizzare un olio motore (in
generale 15W-40) anche per il riduttore-invertitore, ma questa scelta non è la migliore possibile.
Gli additivi anti-usura o anti-frizione non facilitano certo il funzionamento dei dischi della frizione.
L’olio, oltre che fare il suo dovere per lubrificare cuscinetti ed ingranaggi dell’invertitore, deve anche
assolvere il compito di proteggere il gruppo della frizione e mantenerlo sempre pronto ed efficiente.
Il riduttore con frizione “a bagno d’olio” è una delle applicazioni più complesse nel campo della
lubrificazione.
 La frizione basa il suo principio di funzionamento sulla creazione di un attrito crescente tra i
dischi, che permette di collegare e scollegare in modo progressivo e senza strappi l’asse elica a
quello di ingresso dell’invertitore. Tutto bene quando la frizione è di tipo “a secco”: in questo caso
la qualità del suo innesto e disinnesto dipende unicamente dai materiali costituenti i dischi, dalle
loro dimensioni e così via.
 Quando la frizione è immersa nello stesso tipo di olio del motore, le cose cambiano: il lubrificante
ha come compito primario quello di ridurre l’attrito, ma è proprio su quest’ultimo che la frizione
basa il suo funzionamento !!!. Se quindi il coefficiente di attrito conferito dall’olio ai dischi frizione
è troppo basso, inevitabilmente queste slitteranno sotto sforzo; se il coefficiente è troppo alto,
saranno l’efficienza dei cuscinetti e degli ingranaggi a soffrirne (se non addirittura la loro
integrità).
Formulare un olio per invertitori idraulici significa quindi trovare il giusto equilibrio tra efficienza
meccanica di ingranaggi, alberi, cuscinetti e massima funzionalità e durata della frizione.
La società di standardizzazione dell’industria automobilistica e motociclistica giapponese (JASO) ha
emesso una norma (JASO T903) che stabilisce i requisiti qualitativi minimi per gli oli motociclistici (dove
sono molto diffuse le frizioni a dischi in bagno d’olio), ed in particolare chiarisce quali lubrificanti sono
adatti alle trasmissioni con frizione a bagno d’olio e quali no.
L’olio classificato come “MA” è adatto per le frizioni bagno d’olio, altrimenti è classificato come “MB” ed
indicato solo per trasmissioni senza frizione o con frizione a secco.
Se da un lato la norma JASO T903 permette una classificazione rapida e di facile comprensione per
l’utilizzatore, dall’altro non è completamente rappresentativa del comportamento reale dell’olio; spesso
anche oli classificati MA …slittano!
In genere le prima verifiche da effettuare sono:
1. identificare le specifiche sull’olio fornite dal produttore dell’invertitore (libretto di uso, targhetta
fissata sulla carcassa dell’invertitore)
2. confrontare queste specifiche per capire se l’olio a disposizione è adatto all’applicazione o no.
3. evitare l’uso di oli (anche di marca) acquistati dal benzinaio sotto casa o al supermercato: per
quanto validi (per il motore), molto spesso, per scarsa conoscenza, vengono usati oli
automobilistici magari di tipo “fuel efficient” e quindi a bassissimo coefficiente di attrito.
Alcune volte, a causare lo slittamento sono proprio gli oli per motori ad altissime prestazioni (e costi in
proporzione…).
Via via che i dischi si deteriorano, cambia la loro struttura superficiale e diminuisce la loro capacità di fare
presa rapidamente e saldamente: infatti sui dischi frizione si può creare un film di additivi…antifrizione
del lubrificante,, saldamente “ancorati” alla loro superficie, che continua a mantenere un basso
coefficiente di attrito tra i dischi stessi.
In questi casi è necessario sostituire l’olio. Un metodo abbastanza semplice è il seguente:
1. eseguire un flussaggio
a. scaricare dell’olio esistente
b. riempire la trasmissione fino al livello del massimo indicato dall’astina di livello dell’olio
con un olio di bassa viscosità (es. SAE 10W) diluito con il 10% di nafta.
2. avviare il motore e lasciare nell’invertitore in folle per 60-90 minuti, ben caldo, prima di scaricarlo
completamente (una volta spento il motore)
3. riempire e fare il livello corretto con l’olio adatto.
I costruttori di invertitori conducono sistematicamente test di prova di olii anche multigrado per gli
invertitori: è opportuno consultare le Officine Autorizzate per trovare il miglior compromesso !
Ma perché si “usura” il motore ?
Gli esperti dell’auto sono concordi nell’affermare che la sporcizia è il principale imputato dell’usura dei
motori (oltre il 40% dei cedimenti di cuscinetti è causato dallo sporco presente nell’olio).
Le particelle di sporco sono estremamente piccole ma hanno un forte potere abrasivo.
Il primo scudo contro la sporcizia è il filtro dell’aria!
Il motore “aspira” aria per miscelarla al combustibile: oltre 35.000 litri di aria all’ora ogni 4 litri di
combustibile !
E l’aria contiene moltissime particelle e pulviscolo (ben oltre 150 tonnellate per chilometro cubo d’aria in
una città di medie dimensioni).
Il filtro dell’aria è la più efficace arma di difesa contro particelle abrasive: è utile sostituirlo spesso !!!
Motori e trasmissioni (e quindi gli invertitori) hanno un secondo scudo contro la sporcizia: il filtro dell’olio,
che viene attraversato migliaia di volte dall’olio.
Un buon filtro deve essere capace di intercettare e rimuovere particelle contaminanti che potrebbero
ostruire I passaggi dell’olio nel motore nella trasmissione.
Purtroppo il filtro ha una durata limitata nel tempo (sopratutto se ha una buona capacità filtrante =
grado di filtrazione elevato): una ispezione frequente ed una buona pulizia possono solo giovare la
motore o alla trasmissione.
Uno scudo speciale: il filtro dell’olio con valvola di by-Pass
Un filtro di qualità media cattura particelle di diametro uguale o superiore a 20 micron (millesimi di
millimetro).
Ma non riesce a catturare particelle più piccole: l’olio deve essere filtrato rapidamente.
Purtroppo le particelle comprese tra 5 e 20 micron costituiscono il 60% delle cause di usura del motore
o della trasmissione. Per prevenire questo problema molti costruttori installano un filtro esterno
supplementare, dotato di una valvola di by-pass: questo filtro preleva solo una parte dell’olio circolante e
lo libera progressivamente e lentamente da queste piccolissime impurità.
Una volta intasato è quindi da sostituire.
Il filtro intasato non interrompe il flusso dell’olio ma lo lascia transitare
In generale, la maggior parte delle avarie a motore e invertitore sono provocati da una insufficiente
manutenzione: olio “sbagliato” oppure “vecchio” e filtri “sporchi” sono i killer più spietati.
La spesa annuale per la sostituzione dei lubrificanti e dei filtri è un investimento per la sicurezza in
navigazione e non un fastidio necessario!
A cura del Servizio Tecnico – Assistenza Twin Disc s.r.l.