I freni sono un componente essenziale di qualsiasi bicicletta, e i freni idraulici offrono prestazioni superiori in termini di potenza e modulazione. In particolare, i freni idraulici sono progettati per utilizzare uno dei due principali tipi di liquido dei freni: DOT o Minerale.

Il Fluido dei Freni: Un Componente Vitale

Il liquido dei freni è solo uno dei numerosi componenti vitali che consentono ai sistemi di frenata idraulica di funzionare efficacemente. Il suo compito è quello di trasferire le forze di ingresso create sul cilindro principale (leva) ai pistoncini della pinza. I freni ci rallentano trasformando l’energia cinetica in calore usando l’attrito.

Fluido DOT

Sicuramente il liquido per freni più comunemente usato oggi, a causa del suo ampio uso nell’industria automobilistica, è il fluido DOT. Tutti i fluidi DOT (ad eccezione di DOT 5) sono costituiti da una base di poliglicole. I fluidi a base di glicole consistono in una miscela di ingredienti con fino a dieci sostanze separate che costituiscono il prodotto finale.

Quando il liquido dei freni assorbe abbastanza calore, bolle e diventa vapori. Passa da un fluido a un gas. Questo gas può portare al completo guasto dei freni nei sistemi idraulici. Improvvisamente, la natura incomprimibile del liquido dei freni, che produce la sensazione di leva ferma che conosciamo e di cui ci fidiamo, è scomparsa a causa dell’introduzione di gas comprimibili nell’impianto frenante. Ora tutte le forze di ingresso normalmente create schiacciando la leva del freno vengono perse mentre vanno a comprimere le bolle d’aria all’interno del fluido.

Il punto di ebollizione secco del liquido dei freni si riferisce alla temperatura di ebollizione del liquido nuovo e fresco proveniente da un contenitore non previamente aperto. Quando l’acqua entra nel sistema, invece di raggrupparsi in punti bassi (come la pinza), a causa del suo peso rispetto al liquido dei freni, viene dispersa omogeneamente in tutto il fluido. Ciò aiuta a mantenere alto il punto di ebollizione dell’intero liquido dei freni piuttosto che avere pozze d’acqua nel sistema che bolle molto prima del resto del liquido dei freni.

Il liquido del freno DOT 5 (da non confondere con il DOT 5.1) è fondamentalmente diverso rispetto al resto della gamma del fluidi DOT in quanto è un prodotto a base di silicone. È stato originariamente introdotto per fornire una temperatura di ebollizione più elevata rispetto al fluido per freni DOT 4 a base di glicole. Di colore viola e a volte indicato come “fluido sintetico per freni”, il DOT 5 non è compatibile con nessuno dei fluidi DOT basati su glicole-etere su cui finora abbiamo concentrato la nostra attenzione.

Nonostante test siano stati eseguiti dai vari produttori di freni idraulici per mountain bike, il DOT 5 finora non si è dimostrato un’alternativa migliore ai fluidi a base di glicole-etere utilizzati oggi nei freni idraulici. È anche più comprimibile degli altri fluidi per freni DOT. Grazie alle sue proprietà idrofobiche ha una durata molto lunga che significa poca manutenzione e meno cambi di fluido. È anche più gentile sulla verniciatura, a differenza dei fluidi DOT a base di glicole-etere.

Un buon esempio del suo utilizzo è nei veicoli militari che possono essere immagazzinati per lunghi periodi di tempo, ma devono essere pronti per essere utilizzati in un attimo.

La durata di conservazione del liquido per freni DOT a base di glicole è molto scarsa a causa delle sue proprietà igroscopiche, motivo per cui ogni flacone deve essere dotato di un sigilo a tenuta d’aria che copre l’apertura. Non appena questa guarnizione ermetica si rompe, inizierà ad assorbire umidità dall’ambiente e il punto di ebollizione inizierà a cadere. Castrol raccomanda di scartare il liquido DOT in contenitori precedentemente aperti dopo 12 mesi.

Compatibilità dei Fluidi DOT

Quindi, quali liquidi dei freni si possono miscelare senza danneggiare il sistema frenante? Come puoi vedere tutti i fluidi DOT a base di glicole (3, 4 e 5.1) sono completamente compatibili tra loro e possono essere facilmente mescolati o scambiati senza influire negativamente sulle prestazioni del freno o sulle sue caratteristiche. Il cambiamento principale verrà in una diminuzione o un aumento nel punto di ebollizione del liquido dei freni nel suo complesso.

Ad esempio, se introduci il DOT 3 in un freno precedentemente riempito con DOT 5.1, probabilmente ti verrà lasciato un liquido dei freni con un punto di ebollizione più basso. Il silicone DOT 5, come accennato in precedenza, non è compatibile con nessuno degli altri fluidi DOT, né è in grado di essere miscelato con il liquido dei freni di olio minerale. Poiché non vi sono freni idraulici per mountain bike con il fluido DOT 5, non ci preoccuperemo troppo.

Olio Minerale

A differenza del liquido per freni DOT, i fluidi per freni di olio minerale non sono regolati da alcun standard o ente normativo, pertanto le informazioni tecniche sulle varie sostanze che contribuiscono alla loro produzione sono solitamente difficili da ottenere. Fabbricanti come Shimano e Magura hanno speso un sacco di tempo e denaro per raffinare i loro olii minerali brevettati e per questa ragione si capisce perché c’è un certo grado di segretezza sull’argomento.

Ma la mancanza di un “libro delle regole” governativo per l’Olio Minerale è una cosa negativa? “In realtà vediamo questo come un grande vantaggio dell’utilizzo di olio minerale. Non dobbiamo fidarci degli standard di prova di qualcun altro per il fluido che produciamo. Poiché ogni freno Shimano utilizza il liquido dei freni Shimano, abbiamo il controllo completo sul processo e possiamo garantire prestazioni costanti” - Nick Murdick, Lead Multi Service Technician - Shimano. È un argomento convincente.

Ciò significa che non ci sono temperature di ebollizione umidi o secche di cui preoccuparsi, il punto di ebollizione rimane costante e non cala mai. La cattiva notizia è che qualsiasi acqua che entra nell’impianto frenante, attraverso guarnizioni o pori microscopici nelle linee, ecc., ridurrà il punto di ebollizione dell’intero impianto frenante a quello dell’acqua, solo 100°C.

Questo perché il fluido respinge qualsiasi infiltrazione d’acqua, causandone il ristagno in punti bassi all’interno del sistema frenante, solitamente la pinza, poiché l’acqua è più pesante del liquido dei freni si depositerà nel punto più basso.

Compatibilità con Altri Fluidi

Ecco dove le cose diventano un po’ confuse. “La nostra opinione è piuttosto semplice in quanto, dopo aver testato il nostro olio minerale e DOT in tutti i sistemi Mineral e DOT, siamo lieti di raccomandarlo a qualsiasi marca di freni Shimano. Abbiamo venduto migliaia e migliaia di unità in tutto il mondo e non abbiamo mai avuto problemi segnalati.

Chiaramente i produttori hanno interesse a raccomandare e insistere sul fatto che i consumatori usino solo il loro olio e per essere onesti, perché no? Questo dipende ovviamente dal modello del tuo freno. Di solito troverai il tipo di fluido da usare stampato da qualche parte sul gruppo leva o sul tappo superiore del serbatoio.

Tabella Comparativa dei Fluidi Freno

Diamo un’occhiata a quale olio i vari produttori di freni utilizzano quando si tratta di scegliere il liquido dei freni.

Caratteristica Fluido DOT Olio Minerale
Regolamentazione Normato (Department of Transportation) Non normato
Igroscopico Sì (assorbe umidità) No (idrofobico)
Corrosività Corrosivo Non corrosivo
Punto di Ebollizione Elevato (varia con l'umidità) Elevato (stabile)
Compatibilità DOT 3, 4, 5.1 compatibili tra loro Dipende dal produttore

Da questa tabella è chiaro che il fluido DOT è utilizzato dalla maggior parte dei produttori di freni idraulici, ma questo significa necessariamente che è la scelta migliore per gli utenti? Un enorme svantaggio di olio minerale, o fluido freni proprietario, è il costo. Dato che è unico nel suo genere, non c’è competizione (in quanto tale) e la garanzia dice che dovresti usarlo, in pratica possono far pagare quello che vogliono per questo - e lo fanno.

La Funzione dell’Olio in un Sistema Idraulico

L'olio per freni a disco idraulici è contenuto all’interno dei tubi oleodinamici che collegano il pompante (cioè la leva del freno) al corpo freno. Quando agiamo sulla leva, detta anche master cyclinder, l’olio trasferisce la forza impressa ai due pistoni, che mandano in battuta le pastiglie contro il rotore e consentono così di rallentare la corsa. Ciò è possibile grazie alle caratteristiche d’incomprimibiltà dell’olio, che trasmette la forza senza assorbirla.

Come abbiamo già spiegato, il funzionamento di un freno a disco ha come base l’attrito tra disco e pastiglia, che genera notevole calore che si tramette anche al sistema e dunque all’olio, che deve essere in grado di sopportare lo stress senza raggiungere il punto di ebollizione.

Temperatura di Ebollizione

La caratteristica regina di un fluido per freni idraulici è appunto la temperatura di ebollizione che per questo è stata oggetto di ampi studi, soprattutto nel campo automotive. Se il calore all’interno del sistema supera il punto di ebollizione (detto anche di bollore) del fluido, questi inizia a passare dallo stato liquido a quello gassoso, riempiendo il sistema di bolle d’aria che non trasmettono più la pressione esercitata dalla leva, facendo decadere completamente l’efficienza del sistema frenante (gli inglesi chiamano questa situazione “fluid fade”).

Fluido DOT: Caratteristiche e Vantaggi

Si tratta di un olio sintetico a base di glicole (tranne il DOT5, che è a base di silicone), lubrificanti, additivi e inibitori. La produzione e le caretteristiche del DOT sono normate dal dipartimento dei trasporti statunitense (Department of transportation, da qui il nome DOT) ed è una tecnologia di derivazione automotive, poiché è si tratta dell’olio per freni più utilizzato nel mondo delle auto e moto.

  • Punto di ebollizione elevato: il fluido per freni DOT ha un elevato punto di ebollizione, che va dai 205°C del DOT3 ai 270°C del DOT5.1 e questo lo rende estremamente adatto agli usi gravosi, dove l’attrito sprigiona notevoli quantità di calore. Bisogna poi fare un distinguo, poiché l’olio DOT è igroscopico e questa sua caratteristica fa abbassare il punto di ebollizione. Infatti la normativa sottolinea questo aspetto divendo i punti di ebollizione in “dry” e “wet”. Per fare un esempio, il punto di ebollizione del DOT5.1 passa dai 270°C “dry” ai 190°C “wet”.
  • E’ normato: essendo regolato da una normativa imposta da un organo di controllo, i fluidi DOT di marche diverse presentano gli stessi procedimenti di raffinazione e le medesime caratteristiche.
  • E’ corrosivo: i fluidi DOT sono acidi, ovvero corrodono i metalli e le vernici. Per questo i sistemi freni che usano il DOT sono dotati di guarnizioni in gomma specifica, poiché la gomma naturale non resiste all’acidità.
  • E’ igroscopico: il fluido DOT tende ad assorbire l’umidità presente nell’aria, che penetra all’interno del sistema attraverso le tenute e le guarnizioni. L’assorbimento dell’umidità abbatte le performance del fluido, che andrebbe cambiato a intervalli regolari, soprattutto se si gira in ambienti molto umidi, con fango e pioggia.
  • Tende a degradare: poiché igroscopico, il DOT tende a degrarare nel tempo. E’ un problema per lo stoccaggio dei contenitori aperti, poiché una boccetta di DOT non più sigillata non si conserva per lungo tempo. La stessa problematica si ritrova su mtb che rimangono in cantina per parecchio tempo senza essere usate.

Olio Minerale: Caratteristiche e Vantaggi

Questo tipo di olio per freni è la scelta delle case costruttive Shimano, Magura e Tektro. Si tratta di un olio minerale (quindi non sintetico) ottenuto tramite raffinazioni particolari. Ogni casa ha il proprio olio brandizzato, con caratteristiche lievemente diverse che complicano la compatibilità tra i sistemi.

  • E’ idrofobico: ovvero non assorbe l’umidità. Questo lo rende più stabile rispetto al DOT e il punto di ebollizione non cambia mai. Il sistema frenante quindi non s’inquina e la performance rimane stabile nel tempo.
  • Non è corrosivo: l’olio minerale non è a base acida, per cui non è pericoloso per pelle e mucose e non corrode i metalli o la vernice del telaio.
  • Alto punto di ebollizione: la tecnologia produttiva delle case ha raggiunto livelli molto alti, che ha pareggiato i punti di ebollizione tipici del DOT.
  • E’ stabile nel tempo: anche se il contenitore viene aperto l’olio minerale non assorbe umidità e non degrada, per cui si può stoccare per più tempo. Consente anche di riprendere in mano la mtb dopo parecchio tempo e di ritrovare la potenza frenante di prima senza manutenzione. Infatti l’olio minerale viene usato per speciali mezzi motorizzati come i veicoli militari o le auto d’epoca, che rimangono ferme per mesi o anni e poi messe su strada per rare uscite.
  • Non è normato: ogni casa produttrice ha i propri standard di raffinazione e il proprio marchio, poiché non c’è una normativa che ne regola la produzione. Questo aspetto rende più difficile la compatibilità tra fluidi di case diverse. Ad esempio l’olio minerale per freni Shimano si chiama appunto “Shimano brake fluid”, poiché prodotto esclusivamente dalla casa giapponese, che ne controlla ogni passaggio e ne garantisce la qualità.

Compatibilità e Scelta del Fluido

Come abbiamo visto non esiste un fluido migliore dell’altro, poiché hanno caratteristiche univoche. Partiamo con il dire che DOT e olio minerale non sono assolutamente compatibili, non si può passare da una tecnologia all’altra semplicemente eliminando il vecchio fluido e inserendo il nuovo. E’ il miglior modo per rovinare i freni e dover buttare via tutto. Non usate mai olio minerale su freni che usano il DOT o viceversa.

L’unico modo per passare da un sistema all’altro è acquistare freni di una casa produttrice che usa la tecnologia che c’interessa. Ad esempio per passare ai freni a olio minerale Shimano ho dovuto acquistare una coppia di freni completi (leva, tubi, corpo freno, pastiglie) e sostituire i precedenti freni DOT della mia mtb.

Se invece volete un freno che sia sempre pronto all’uso, soprattutto se usate la bicicletta a lunghi intervalli e la lasciate in garage senza toccarla e non ve la sentite di effettuare manutenzioni regolari, allora l’olio minerale è la scelta giusta, soprattutto se combinato con il sistema Ice, per far lavorare il sistema a temperature più basse e quindi allungare la vita utile dei freni.

Installazione di un Impianto Frenante Idraulico Shimano

Gli impianti freno a disco idraulici sono ormai sempre più comuni anche al di fuori dell’ambito di appartenenza più classico, le mtb. Si possono trovare infatti anche su gravel bike, ciclocross e sempre più spesso anche sulle bici da corsa. In questo articolo vedremo come installare correttamente un impianto per freni a disco idraulici della casa giapponese Shimano.

Anatomia di un Impianto Frenante Idraulico Shimano

Un sistema frenante a disco idraulico Shimano si compone dei medesimi componenti di un freno tradizionale: leva, tubo e pinza del freno.

  • Leva del freno: detta anche pompante, è formata da un corpo in alluminio che contiene un serbatoio di raccolta dell’olio e da un cilindro, detto “master cylinder”. Azionando la leva del freno si farà scorrere il cilindro, che occuperà il volume del serbatoio, mandando così in pressione l’olio all’interno del tubo e permettendo ai pistoni di fuoriuscire, realizzando la frenata. Per le leve freno da corsa, i classici STI, il serbatoio dell’olio è inserito all’interno del corpo dove trova spazio anche il meccanismo per la gestione della cambiata;
  • Tubo idraulico: si tratta di una specifica guaina in kevlar, rivestita internamente in teflon, che ha lo scopo di resistere alla pressione dell’olio interno. Il tubo idraulico si fissa sulla leva del freno e sulla pinza con dei raccordi filettati che vanno a serrare un’ogiva, in modo da realizzare una tenuta. Il sistema di fissaggio può essere dritto o a banjo.
  • Guanti in nitrile e occhiali: per proteggere le mucose dall’olio;

Step per l'Installazione

  1. Rilevare la misura del tubo: Fissate in modo provvisorio la leva freno e la pinza sulla bici, dopodiché fate correre il tubo da un’estremità all’altra, per rilevare l’esatta lunghezza. Segnate il punto di taglio con un pennarello. Rimuovete poi i componenti dalla bici, poiché è più comodo e sicuro installare l’impianto sul banco e non direttamente sulla bicicletta;
  2. Accorciare il tubo: Posizionate il tubo in piano sul banco di lavoro, dopodiché con la lama del taglierino eliminate la parte in eccedenza. L’importante è praticare un taglio netto e diritto, senza però schiacciare il rivestimento interno (per questo non si usa il classico tronchese);
  3. Inserire il dado e l’ogiva: Calzate su ogni estremità del tubo un dado di connessione e un’ogiva. La testa del dado deve posizionarsi a 11mm circa dall’estremità del tubo. Cospargete l’ogiva e il filetto del dado di grasso apposito;
  4. Inserire la spina: Prendete la spina in dotazione con il kit, inseritela nel tubo a mano e poi fatela penetrare completamente con il martello in gomma. In caso potete aiutarvi con una morsa, senza deformare il tubo. Vi ricordo che la spina si differenza a seconda degli impianti frenanti: è dorata per le bici da corsa e color argento per le mtb;
  5. Fissare i tubi: Inserite l’estremità del tubo all’interno del foro presente sulla pinza e avvitate a mano il dado. Dopodiché completate il serraggio usando la chiave metrica apposita (potrebbe essere necessaria parecchia forza). Ripetete la medesima operazione sulla leva;
  6. Inserire l’olio e fare lo spurgo: Installate il kit di spurgo e inserite l’olio minerale nel sistema e poi effettuate lo spurgo. Se state installando un impianto freni per mtb, seguite questa procedura; se state installando un impianto per bici da corsa, seguite questa.
  7. Installazione e pulizia: Una volta spurgato e sigillato l’impianto, potete procedere al montaggio sulla bici e alla successiva pulizia per rimuovere tracce di olio e grasso;

Abbiamo visto come collegare tra loro leva, tubo e pinza di un impianto freni a disco idraulico Shimano. L'efficienza dei freni della bicicletta è un elemento cruciale per la sicurezza di marcia: da loro dipende la nostra incolumità e la fiducia che possiamo riporre nel mezzo durante le uscite. Un impianto in perfetto stato offre l'affidabilità e le prestazioni necessarie per affrontare ogni percorso in tutta tranquillità. Quando le leve della bici da strada diventano più dure e la modulabilità diminuisce non si riesce più a trovare un feeling perfetto con i comandi e di conseguenza calano le performance.

TAG: #Idraulici

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