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» DEFINIZIONE DI OLIO LUBRIFICANTE SINTETICO, DENSITA' E VISCOSITA'

A cura di www.raceporter.com

Un olio lubrificante è principalmente composto da una base che può essere di natura minerale, quindi estratta dalle risorse naturali della terra, oppure sintetica ottenuta per sintesi da altri composti chimici; a queste basi vengono aggiunti diversi additivi (composti chimici) con percentuali variabili a seconda dell'utilizzo specifico e conferimento di diverse qualità che possono essere antiossidanti, miglioratori dell'indice di viscosità,anti schiuma o anti logoramento, anti emulsionate, queste sono solo alcuni tra le decine di additivi che si possono trovare in un lubrificante.

Sfatiamo le incomprensioni che circolano attorno alle parole "OLIO LUBRIFICANTE SINTETICO":

Un lubrificante minerale viene estratto dalle risorse naturali della terra e contiene numerose impurità che vengono in parte eliminate, e comunque ridotte, tramite processi industriali di raffinazione e lavorazione più o meno complessi per renderlo utilizzabile e miscelarlo con diversi tipi di additivi per esaltarne e migliorarne le proprietà naturali.

Un lubrificante veramente sintetico soddisfa 2 requisiti essenziali:
1) è completamente artificiale realizzato con la miscelazione di diversi composti chimici, parliamo quindi di basi chimiche artificiali ottenute in laboratorio e non estratte dalle risorse naturali dalla terra.
2) non contiene paraffina, e quindi, NON contiene impurità come invece un olio lubrificante non veramente sintetico con basi estratte dalle risorse naturali della terra.

La maggior parte dei brand di lubrificante sono raggruppabili nella schiera del "Mercato Comune dei sintetici", questo non vuol dire che fanno parte dei veri sintetici ma costituiti da una miscela di paraffina sottoposta a trattamento industriale mediante un artificioso processo di lavorazione come la criccatura ad acqua (ciò è legalmente consentito anche nei lubrificanti da ritenersi sintetici). Tali lubrificanti possono quindi ancora contenere impurità e avere le caratteristiche del lubrificante di paraffina. In questa categoria si possono includere denominazioni come "Totalmente Sintetico", "Semi Sintetico" e "Sinteticamente rinforzato":

- Termini come "Totalmente Sintetico" e "Sintetico al 100%" - sono ampiamente utilizzati. Un lubrificante costituito da una miscela di paraffina al quale viene applicato  un artificioso processo di lavorazione (come la criccatura ad acqua) al fine di rimuovere/raffinare le molecole, può essere legalmente definito sintetico sebbene tale lubrificante conterrà ancora impurità e avrà le caratteristiche del lubrificante di paraffina.
- Termine come "Sinteticamente rinforzato" é solitamente riferito ad un lubrificante di paraffina puro a cui è stato aggiunta parte di sintetico. È logico pensare che un sintetico di scarsa qualità aggiunto ad un lubrificante di paraffina di scarsa qualità potrebbe funzionare peggio di un lubrificante di paraffina puro di buona qualità inoltre non è data nessuna indicazione circa la percentuale del sintetico utilizzato.
-  Un lubrificante di paraffina con solo il 2% di sintetico aggiuntivo può ancora essere definito "sinteticamente rinforzato".
-  La definizione di "Semi Sintetico" è una variazione di significato, può comprendere entrambi le definizione sopra citate.

Nella battaglia dei profitti, le società fanno derivare i "prodotti sintetici" quasi completamente dai poli-alfa-ole-fin.
 
Tra le riserve di base utilizzate dai produttori sono compresi:

a. (Sintetico) Poliolestere (POE)
b. (Sintetico) Diestere
c. (Sintetico) Poli-alfa-ole-fin (PAO)
d. (Sintetico) Poliestere
e. (Sintetico) Poli alcalino glicole (PAG)
f. (Petrolio) Lubrificante di paraffina - Criccato ad acqua
g. (Petrolio) Lubrificante di paraffina - Puro

Densità e viscosità

Le principali caratteristiche verificabili al tatto di un olio lubrificante  sono la densità e la viscosità.

Definizione di densità 

La definizione tecnica di densità di un corpo è riassumibile nella formula: massa di un corpo diviso il suo volume

d = m/v  e si misura in kg/m3 o in g/cm3

La densità di un lubrificante, come tutti i corpi liquidi, solidi ed i gas, dipende dalla temperatura e dalla pressione: all'aumentare della temperatura aumenta la massa di un corpo e di conseguenza per la definizione prima detta, la densità scende (unica eccezione è l'acqua tra 0 e 4 °C, si ha una diminuzione di volume e quindi un aumento di densità ) ,all'aumentare della pressione il volume diminuisce e di conseguenza la densità aumenta. Tuttavia la densità varia in modo considerevole quando parliamo di gas, molto sensibili alla variazione sia di temperatura che di pressione (come sappiamo i gas sono comprimibili), parlando di fluidi le variazioni sono talmente minime per un'ampia scala di temperature e pressioni (praticamente incomprimibili), che possiamo parlare di densità costante per un lubrificante e comunque di variazione insignificante.

Definizione di viscosità

Parlando di viscosità dobbiamo richiamare alla mente il concetto di attrito e resistenza allo scorrimento : la viscosità è il fenomeno di attrito che si manifesta  tra le molecole di un fluido in movimento limitandone la mobilità e fluidità delle particelle al suo interno, in altri termini è una proprietà dei fluidi che indica la resistenza allo scorrimento, è la resistenza interna di un fluido,ovvero quanto questo si oppone al proprio scorrimento, viene indicata con  la lettera greca η ("Eta") o più raramente con la lettera μ ("Mi") e dipende dal tipo di fluido e dalla temperatura ,all'aumentare di quest'ultima  la viscosità in un fluido diminuisce ( al contrario in un gas aumenta ). La viscosità è una caratteristica molto importante in un olio lubrificante, deve essere scelto un lubrificante con indice di viscosità appropriato conoscendo le temperature ambientali dove una motorizzazione viene fatta lavorare e le sue temperature di funzionamento, questo vale ovviamente anche quando parliamo di trasmissioni e differenziali: un lubrificante con indice di viscosità errato pregiudica sia il grado di protezione che la resa meccanica. Un lubrificante con indice di viscosità basso impiegato in trasmissioni e motorizzazioni che raggiungono temperature estremamente elevate per diverso tempo di funzionamento pregiudica la durata meccanica, lo strato di lubrificante che si interpone tra le parti meccaniche in movimento perde di consistenza fino a causare il contatto diretto delle parti con aumento esponenziale del logoramento che porterà alla rottura, di contro, maggiore è la viscosità di un lubrificante maggiore è l'energia meccanica assorbita durante il movimento diminuendone la resa meccanica, questo comporta quindi per motori ad uso stradale maggiori consumi di carburante e prestazioni limitate in ambito agonistico, la scelta deve essere fatta cercando di ottenere il migliore compromesso possibile analizzando i dati in possesso e conoscendo a fondo la chimica del lubrificante che si va ad utilizzare.

Guida alla viscosità - Sistema SAE

Come abbiamo capito, il grado di viscosità sta ad indicare come si comporta un olio al variare della temperatura, tralasciando gli oli a grado singolo che ormai nel mondo motoristico non sono quasi più utilizzati a parte rarissime applicazioni particolari, il grado di viscosità indicato negli oli multigrado, è composto dalla sigla SAE (Society of Automotive Engineers), la classificazione SAE delle viscosità definisce solo i limiti delle viscosità ad alta e bassa temperatura per ogni gradazione di olio lubrificante, e non tiene conto di altre performance del lubrificante determinate dalle specifiche. La gradazione SAE è intesa come guida alla scelta della viscosità adatta per differenti temperature esterne. Questa classificazione divide i lubrificanti in due categorie, in funzione delle loro caratteristiche viscosimetriche, e precisamente: oli adatti ai climi freddi o alle stagioni invernali, oli adatti ai climi caldi o alle stagioni estive seguita da due cifre divise dalla lettera W, (ad esempio SAE 5W40) la prima indica le densità a freddo, più il numero è basso più l'olio rimane fluido con l'abbassarsi della temperatura favorendo l'avviamento perchè gli organi meccanici incontrano meno attrito allo spostamento da parte del lubrificante, e la lubrificazione a freddo perchè l'olio rimanendo fluido anche alle basse temperature raggiunge tutte le parti del motore velocemente. La seconda invece ne specifica la resistenza al calore, più la cifra è alta e più l'olio mantiene la sua viscosità (e quindi protegge il motore) all'aumentare della temperatura. Le case costruttrici specificano per ogni motore il grado di viscosità più adatto, a volte sui libretti di "uso e manutenzione " troviamo più gradazioni consigliate in base al clima di esercizio, clima freddo, mite, caldo.

Un buon lubrificante per uso stradale in linea di massima è sicuramente un 5W40, la sua gradazione ci assicura una buona fluidità dell'olio a temperature fredde attorno a -20°C e un'ottima viscosità a temperature climatiche calde oltre i 40°C .
Se si affrontano viaggi molto lunghi dove lo stress termico al quale il motore è soggetto è molto forte, si consiglia un W50 finale, ma siamo comunque in presenza di temperature di funzionamento molto elevate, al contrario se il clima è molto freddo prestiamo attenzione alla prima cifra, comunque......... un 5W40 è già una gradazione ottimale, gradazioni di lubrificanti che coprono range più particolari arrivano ad esempio a dei 20W60. In Paesi dove i clima sono molto freddi si trovano con facilità gradazioni come il 5W20.

La viscosità possiamo esprimerla dimensionalmente come una forza impressa su una superficie per un determinato tempo, quindi come una pressione per un tempo. Come unità di misura è usato il centipoise, cP, corrispondente al millipascal per secondo, mPa·s, per avere un ordine di grandezza la viscosità dell'acqua a temperatura ambiente è circa 1 cP (1,001 cP a 20 °C).

Viscosità cinematica

Parlando di viscosità dobbiamo dare anche un'altra definizione, quella di viscosità cinematica, questa è data dal rapporto tra la viscosità dinamica di un fluido e la sua densità. Dalla viscosità cinetica dipende la velocità con la quale un fluido riesce grazie alla forza di gravità, nel nostro caso l'olio lubrificante, passare lungo un capillare, in definitiva è una misura della resistenza a scorrere di un fluido sotto l'influenza della forza gravitazionale. Due fluidi di uguale volume messi in viscosimetri capillari identici e lasciati scorrere per gravità, il fluido che ha minore viscosità cinematica ci mette meno tempo a scorrere rispetto a quello che risulta essere più viscoso.
L'unità di misura della viscosità cinetica è lo stokes (St) equivalente a 1 cm2/s, si utilizza generalmente il suo sottomultiplo che il centistoke (cSt) equivalente a 1 mm2/s nel Sistema CGS.
Esistono carte di lettura per queste grandezze, le categorie vanno da ISO VG 2 a ISO VG 1500 secondo una gamma definita dal comitato tecnico ISO, molto utilizzate specie per quanto riguarda la lettura delle caratteristiche di oli idraulici come possiamo notare nell'ultima tabella sotto indicata.

Le Gradazioni S.A.E.


TABELLA SAE DELLA VISCOSITA' OLI TRASMISSIONE
(SAE J 300 - Society of Automotive Engineers)

Grado                   Massima                       Viscosità                     Viscosità
viscosità         temperatura per         cinematica a               cinematica a
SAE                   viscosità di                    100°C, cSt                   100°C, cSt
                           150000 cP, °C                 minimo                        massimo

70W             -55                    4.1                     -        
75W             -40                    4.1                     -
80W             -26                    7.0                     -
85W             -12                   11.0                    -       
90                 -                     13.5                    - 24.0
140               -                     24.0                    < 41.0
250               -                     41.0                     -

Nota: 1cP = 1 mPa s; 1 cSt = 1mm2/s

GRADAZIONI SAE
per oli motore consigliate in rapporto alle temperature esterne
                    
SAE 10W      da  - 25 a 0 °C
SAE 20W      da - 10 a + 10 °C
SAE 30         da  -   5 a + 35 °C
SAE 40         da  +10 a + 45 °C
SAE 10W-30  da  - 25 a + 30 °C
SAE 10W-40  da  - 25 a + 40 °C
SAE 10W-60  da  - 25 a + 40 °C
SAE 15W-40  da  - 15 a + 40 °C   base minerale
SAE 15W-40  da  - 20 a + 40 °C   base semi-sintetica
SAE 20W-60  da  - 15 a + 50° C   base semi-sintetica
SAE  5W-30   da  - 30 a + 35°C    base sintetica
SAE  0W-30   da  - 35 a + 35 °C   base sintetica

Le Gradazioni I.S.O.

Le Gradazioni I.S.O. classificano le viscosità degli oli idraulici secondo la tabella sottostante NORMA I.S.O. 3448

Gradaz.  - Viscosità cinematica cSt @ 40°C   -  viscosità media
ISO          valore min     valore max       valore medio    
   °E/50°C  (I.V.=95)
VG  2          1.98          2.42           2.2                      1.10
VG 3           2.88          3.52           3.2                      1.17
VG 5           4.14          5.06           4.6                      1.29
VG 7           6.12          7.48           6.8                      1.40
VG 10          9             11             10                        1.60
VG 15         13.5          16.5          15                        1.90
VG 22         19.8          24.2          22                        2.30
VG 32         28.8          35.2          32                         3
VG 46         41.4          50.6          46                         4
VG 68         61.2          74.8          68                         5.7

VG 100        90           110           100                         8
VG 150       135           165           150                       12
VG 220       198           242           220                       16.5
VG 320       288           352           320                       24
VG 460       414           506           460                       32
VG 680       612           748            680                      45
VG 1000      900         1100          1000                       66
VG 1500    1500          1350         1650                      100

Le gradazioni in rosso sono quelle usate per gli oli idraulici.

Data: 04 mag 2007 (19:29)


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