MTB 29: Caratteristiche Tecniche dei Freni Idraulici

La bicicletta è un mezzo di locomozione estremamente popolare, con numerose versioni, dalle più semplici alle mountain bike più elaborate e performanti. Il ciclismo odierno, sia nelle competizioni professionali che amatoriali, si avvale di soluzioni meccaniche avanzate. Le mountain bike permettono di affrontare ogni tipo di terreno, pendenza e condizione atmosferica.

Freni a Disco: Un'Innovazione nella Frenata

Nel caso di qualsiasi modello di bicicletta, il freno a disco cambia totalmente il concetto tradizionale della frenata. Entrambi i sistemi sfruttano l'attrito tra due corpi, ma con profonde differenze.

Nei freni a pattini, l'attrito è generato da questi elementi, in genere costituiti da mescole di gomme, la cui composizione chimica determina l'effetto e la durata. Nelle mountain bike con freni a disco, l'elemento frenante è la pastiglia, simile a quella utilizzata sulle automobili. Un disco in acciaio o lega d'acciaio, detto rotore, è posizionato lateralmente rispetto al mozzo delle ruote.

La distribuzione della frenata nelle mountain bike con freni a disco è uniforme. La forza frenante viene applicata sul mozzo e si diffonde uniformemente lungo i raggi fino al cerchio, garantendo una frenata dolce e omogenea.

Freni a Disco Meccanici vs. Idraulici

Nei sistemi frenanti a disco meccanici, la forza viene trasferita mediante cavi in metallo che, con il tempo e l'usura, possono diventare meno elastici, compromettendo la modulazione della frenata. Al contrario, nelle mountain bike con freni a disco idraulici, la pinza che aziona le pastiglie è spinta da un liquido, l'olio dei freni, che non subisce usura e mantiene inalterata la capacità di modulare la frenata.

Un altro aspetto importante è l'ambiente in cui viene utilizzata una MTB. Le condizioni esterne sono spesso estreme: sporco, fango, acqua, polvere e detriti sono all'ordine del giorno. Sotto la pioggia o su terreni fangosi, i pattini degli impianti frenanti tradizionali perdono aderenza, mentre i freni a disco, sia meccanici che idraulici, mantengono intatta la loro capacità di frenata.

La Funzione dell'Olio nei Freni Idraulici

Il fluido dei freni è una parte essenziale del sistema frenante idraulico, progettato per utilizzare due tipi principali di liquido: DOT o minerale. I freni trasformano l’energia cinetica in calore usando l’attrito.

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 cylinder, 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’incomprimibilità dell’olio, che trasmette la forza senza assorbirla.

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.

Caratteristiche Fondamentali del Fluido per Freni

La caratteristica principale di un fluido per freni idraulici è la temperatura di ebollizione, oggetto di ampi studi, soprattutto nel campo automotive. Se il calore all’interno del sistema supera il punto di ebollizione del fluido, questo 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.

Tipologie di Olio per Freni: DOT e Minerale

Esistono principalmente due tipi di olio per freni utilizzati nei sistemi idraulici: DOT e minerale. È fondamentale non miscelare o sostituire un tipo con l'altro, poiché ciò può danneggiare irreparabilmente i freni.

Olio DOT

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 caratteristiche 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.

Vantaggi dell'olio DOT

• 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.
• 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.

Svantaggi dell'olio DOT

• 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.

Bisogna poi fare un distinguo, poiché l’olio DOT è igroscopico (ovvero assorbe l’umidità, aspetto che analizzeremo tra poco) e questa sua caratteristica fa abbassare il punto di ebollizione. Infatti la normativa sottolinea questo aspetto divendo i punti di ebollizione in “dry” (ovvero con olio “asciutto”, che non ha assorbito umidità) e “wet” (cioè con olio “bagnato”, che ha assorbito umidità). Per fare un esempio, il punto di ebollizione del DOT5.1 passa dai 270°C “dry” ai 190°C “wet”.

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 sigillo 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.

Esistono diversi tipi di fluidi DOT, come DOT 3, DOT 4 e DOT 5.1, che differiscono per il punto di ebollizione. Tutti i fluidi DOT a base di glicole (3, 4 e 5.1) sono completamente compatibili tra loro e possono essere facilmente miscelati 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 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.

Olio Minerale

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.

Vantaggi dell'olio minerale

• E’ idrofobico: Ovvero non assorbe l’umidità. Questo lo rende più stabile rispetto al DOT e il punto di ebollizione non cambia mai (per questo non esiste la differenza tra “dry” e “wet” tipica dei fluidi DOT). 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.

Svantaggi dell'olio minerale

• 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.

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.

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.

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.

Manutenzione e Scelta dell'Impianto Frenante

Arrivato il momento della scelta dell’impianto frenante, bisogna fermarsi un attimo e considerare quali sono le proprie esigenze. Per una valutazione oggettiva esaminiamo gli aspetti essenziali. Molte persone, sia dilettanti che professionisti, sono concordi nel ritenere che le mountain bike con freni a disco idraulici siano più performanti di quelle con freni a disco meccanici. A sostegno della loro tesi, possiamo dire che i primi forniscono una potenza di frenata più elevata applicando uno sforzo minore e hanno una fluidità e una distribuzione migliori. Inoltre, il sistema è completamente chiuso, per cui, in qualsiasi condizione ambientale, non entra lo sporco e il controllo rimane preciso.

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.

Le mountain bike che montano freni a disco meccanici richiedono una manutenzione senz’altro più economica per quello che riguarda l’acquisto di eventuali componenti da sostituire. È anche più semplice effettuare le necessarie regolazioni e, a volte, lo si può fare durante un’uscita, mentre, se l’intervento è sui freni idraulici, ad esempio per spurgarli, richiede un’attrezzatura particolare che non si può certo portare sempre con sé.

La scelta del tipo di impianto frenante, quindi, dipende principalmente dalle modalità di utilizzo che si intende fare della propria MTB. Se si prevede di compiere percorsi tecnici, con difficoltà impegnative, è consigliabile scegliere freni a disco idraulici, anche se il costo è un po’ più alto.

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.

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

Specifiche Tecniche Lombardo Bici 29" MTB Sestriere 500

A titolo di esempio, riportiamo le specifiche tecniche della Lombardo Bici 29" MTB Sestriere 500, che monta freni idraulici Shimano MT200:

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