Filtro dell'olio: com'è fatto e come funziona

Avete mai pensato a quanto lavoro deve svolgere il filtro dell'olio? E quanto studio di progettazione ci sia dietro? Per scoprirlo, siamo stati alla fabbrica thailandese di Hiflofiltro, il più grande produttore di questi elementi al mondo, che fornisce il primo equipaggiamento di molte Case motociclistiche e praticamente copre ogni esigenza aftermarket.

Esistono due tipi di filtri: a cartuccia, che si inseriscono in un apposito alloggiamento nel motore (meno diffusi, in genere si usano sulle moto da fuoristrada), e spin-on, cilindri metallici avvitati esterni al motore, che contengono al loro interno gli elementi filtranti e una valvola di bypass. Abbiamo assistito alla produzione di entrambi, ma ci concentriamo sugli spin-on (i filtri a cartuccia sono sostanzialmente uguali nel funzionamento, ma non sono presenti la copertura esterna e la valvola di bypass). L’olio entra nella capsula metallica attraverso una serie di fori nella base, attraversa la carta filtrante dall’esterno verso l’interno, e ritorna nel motore “pulito”, tramite il tubo forato e filettato in centro. La valvola di bypass viene tenuta in posizione chiusa da una classica molla elicoidale, tarata in modo specifico a seconda del tipo di motore.

Quando la pressione dell’olio è troppo elevata, la valvola si apre e permette all’olio di passare direttamente dai fori di base al tubo di uscita, escludendo l’elemento filtrante. Questa situazione si verifica di norma negli avviamenti a freddo, quando l’olio è ancora troppo denso, perché non ha raggiunto la temperatura di esercizio. Anche quando il filtro è troppo intasato, vecchio e saturo e la pressione dell’olio sale eccessivamente, la valvola può restare sempre aperta. Situazione pericolosa per la salvaguardia del nostro motore, perché tutte le impurità rimangono in circolo, a contatto con le superfici degli organi interni. Non ci sono differenze se vengono usati olii sintetici, semi sintetici o minerali: tutti i componenti dei filtri olio sono studiati per resistere agli elementi chimici presenti in qualunque tipo di lubrificante. Un filtro in buono stato non invecchia, anche se la moto rimane ferma per lungo tempo.

Partiamo dunque dalla costruzione dell'involucro esterno. L’acciaio, di alta qualità proveniente dal Giappone, viene tranciato per ottenere due parti divise. La prima costituisce il corpo principale a capsula, che viene ottenuto per imbutitura - ovvero per deformazione meccanica - con una pressa. Sui modelli racing viene saldato un dado forato da 17 mm, per facilitare l’installazione e per permettere di assicurare il filtro con del filo metallico (operazione obbligatoria sui campi di gara, per evitare l'accidentale perdita del filtro e quindi dell'olio in pista). La capsula esterna viene lavata e verniciata a polvere, per resistere alle alte temperature e agli agenti esterni. Solo al termine sono stampate le sigle identificative.

Dalla seconda parte di acciaio si ottiene la base, su cui vengono aperti i fori per l’entrata dell’olio, dopo di che si installa il tubo, traforato e filettato nel centro, grazie al quale il filtro verrà avvitato direttamente al motore. Si applica anche la valvola di bypass. L'elemento filtrante è formato da fibre di cellulosa miste ad altre sintetiche e resine. Grandi rotoli di carta filtrante di altissima qualità arrivano dalla Finlandia, dagli USA e dal Giappone. Il colore identifica, in genere, quanto sono fitte le fibre tra loro, ma ci possono anche essere richieste di colorazione specifiche da parte di un produttore per il primo equipaggiamento. Le dimensioni delle particelle trattenute possono partire da un diametro di oltre 100 μm (micron) fino a meno di 10 μm. Giusto per capirci, 1 μm corrisponde ad un millesimo di millimetro. Per dare un termine di paragone: lo spessore medio di un capello umano varia da 18 a 180 μm... Il processo più delicato riguarda la piegatura della carta. Viene calcolato e testato tutto, anche l’angolo di piega tra una parete e la successiva, o il numero di ripiegamenti migliore per ogni tipologia di filtro, perché anche questi elementi influiscono sulla resistenza al flusso dell’olio. Tutte queste operazioni sono eseguite a mano, con l'aiuto di macchinari specifici.

Il filtro in carta viene assemblato a “fisarmonica” e incollato alla base. Per assicurare perfetta tenuta e resistenza agli elementi chimici dell'olio (ma anche alle temperature elevate) si usa una colla speciale prodotta dalla Henkel in Germania. Questo complesso viene quindi letteralmente “cotto” in forno, per attivare il processo chimico che stabilizza la colla di base, e le resine sintetiche annegate nella carta del filtro. Capsula e cuore filtrante vengono uniti definitivamente, sigillando l'insieme; resta solo da applicare la guarnizione di gomma tra filtro e motore. È pre-lubrificata e isolata, in modo da mantenerla in perfetta efficienza anche dopo un lungo periodo di stoccaggio.

L’ultimo passaggio riguarda il confezionamento, eseguito tutto sempre a mano. È testato ogni singolo filtro Il controllo qualità è uno degli aspetti fondamentali, per Hiflofiltro: esistono ben 16 diversi punti di controllo qualità, ci sono addetti specializzati (col cappellino arancione) che si “inseriscono” in vari punti delle fasi produttive, e controllano la qualità dei processi, anche i dettagli più piccoli. Ma non basta: tutti, ma proprio tutti i filtri spin-on vengono testati sotto pressione in una vasca d’acqua. Se dovessero uscire delle bollicine, quel filtro verrebbe eliminato (e si andrebbe subito a ricercare la causa nelle fasi produttive precedenti). A campione, vengono testati i filtri ad altissima pressione (in un macchinario specifico), fino al punto di cedimento. In media i picchi di pressione all’interno di un motore arrivano a 4-5 bar, ma in fase di test si arrivano a toccare i 24 bar!

Sfogliate le immagini presenti nella gallery per seguire il processo di costruzione di un filtro passo per passo.

Alla fine della nostra visita in fabbrica, ci è concesso di visitare anche l’area Ricerca e Sviluppo, dove i filtri olio sono progettati e testati. Qui c’è un macchinario fondamentale che permette di verificare l’esatta efficienza di un filtro: si tratta di un misuratore laser che riesce a quantificare le minuscole particelle presenti in un fluido. In questo modo si può sapere esattamente quanto è efficiente un filtro, quante impurità riesce a trattenere (e di quali dimensioni), e quanta resistenza al flusso oppone in un determinato lasso di tempo. Di conseguenza, si potrà conoscere con esattezza il comportamento del filtro nel tempo e dopo quanto sarà “intasato”: questa si definisce capacità. Questo passaggio è determinante per calibrare il perfetto equilibrio tra flusso, efficienza e capacità.

Ogni Casa motociclistica richiede prestazioni specifiche: non esiste un filtro migliore in assoluto, e questo è un concetto fondamentale. Un produttore può richiedere un’elevata efficienza (cioè un filtro capace di trattenere particelle anche molto piccole, nell’ordine di poche decine di micron), anche se questo comporta una resistenza al flusso maggiore (compensata con una pompa olio molto potente, ad esempio). Oggi, in generale, si tende ad avere invece bassa resistenza al flusso, pur con un’efficienza leggermente minore, ma una grande capacità. Questo perché i moderni materiali utilizzati all’interno del motore - e ancor di più i riporti superficiali a basso attrito - hanno ridotto le impurità che contaminano l’olio motore. Allo stesso tempo si sono allungati i chilometraggi tra i tagliandi prescritti, quindi è necessario avere filtri che abbiano anche una lunga vita utile. Questo per quanto riguarda le moto di serie.

Ma nelle corse? In MotoGP, per esempio, l’efficienza richiesta è molto più bassa, ma il flusso di olio deve essere elevatissimo, visto il numero di giri che raggiungono quei motori. Insomma: il filtro giusto garantisce al motore il miglior funzionamento, al pari di un lubrificante adeguato.