Vantaggi e Svantaggi dei Freni Idraulici per Bici Elettriche

I freni a disco sono diventati ormai lo standard di riferimento per le MTB, perché sono vantaggiosi, soffrono meno il fango o l’acqua e permettono di esprimere un’elevata forza frenante senza sovradimensionare l’impianto. Nel mondo del ciclismo su strada, dopo qualche rara apparizione sperimentale per limare le questioni legate al peso che limitavano il loro sviluppo, hanno avuto il benestare dell’UCI, la federazione ciclistica internazionale, per il loro utilizzo in competizioni ufficiali e ormai hanno preso sempre più piede. E nel cicloturismo? Molte case ciclistiche da qualche tempo li propongono nei loro listini. Apportano dei reali vantaggi? Sono la soluzione vincente per il cicloturista oppure è meglio preferire i vecchi freni cantilever o v-brake? Vediamo di capirne di più.

Freni a Disco: Idraulici vs. Meccanici

La differenza principale tra i freni a disco idraulici e meccanici è che i freni a disco idraulici sono più efficienti, ovvero forniscono più potenza di arresto con meno sforzo sulla leva del freno. In un sistema di freno a disco meccanico, i freni sono azionati da un cavo, e questo è simile ai freni a cerchione. Con un sistema di freno a disco idraulico, i freni vengono azionati tramite fluido.

Molte persone concordano sul fatto che i freni a disco idraulici sono migliori. La ragione di questo è che forniscono una maggiore potenza di arresto con meno sforzo, ma consentono anche un controllo più preciso (sono più fluidi da usare) e offrono una maggiore sensazione di frenata rispetto ai freni a disco meccanici. Il motivo per cui i freni a disco idraulici forniscono più potenza di arresto con meno sforzo è dovuto al modo in cui funzionano. In un sistema frenante idraulico, la pressione sul pistone è di gran lunga superiore alla forza che si sta esercitando sulla leva. Anche i sistemi di freni a disco meccanici aumentano la forza ma non della stessa quantità.

Nei freni a disco idraulici il sistema è chiuso, ciò significa che non si avrà sporcizia all’interno del sistema frenante, il che è meglio se si guida in condizioni di bagnato o fango. Sfortunatamente, i freni a disco meccanici sono aperti agli elementi esterni e, questo, può portare il cavo a sporcarsi o ostruirsi con i detriti.

Uno dei maggiori vantaggi è che è più facile fare manutenzione. La maggior parte delle persone ha già lavorato con i freni a cavo e quindi se è necessario regolarli è più facile rispetto ai freni a disco idraulici. Le componenti sono inoltre prontamente disponibili e poco costose in quanto utilizzano un sistema meno complesso.

Dipende da cosa si intende fare con la bici. Se si affrontano trail complicati e tecnici, avere freni a disco idraulici ha più senso. Inoltre, se il budget permette freni a disco idraulici, è sicuramente meglio averli, assicurandosi che siano dei freni decenti in quanto, quelli più economici, possono avere più problemi di quelli meccanici. Se l’uso della MTB non è professionale ed è occasionale, allora potrebbe avere più senso comprare freni a disco meccanici. Un altro grande motivo per scegliere dischi meccanici è, come già detto, la facilità di manutenzione e regolazione.

Componenti di un Freno a Disco

I freni a disco per bicicletta si compongono di una serie di elementi:

• La leva del freno o pompante: installata sul manubrio, ha il compito di azionare il filo nel caso di impianti meccanici o di mandare in pressione l’olio in quelli idraulici. In questo ultimo caso è dotata di un serbatoio per la raccolta dell’olio e di una valvola per effettuare lo spurgo (ovvero l’eliminazione dell’aria);
• Guaine: le guaine per gli impianti meccanici sono identiche a quelle per i freni tradizionali, solitamente in plastica con un rivestimento antigrippaggio interno in PTFE. Quelle per gli impianti idraulici possono essere di due tipi: o in polimero rivestito in kevlar oppure in treccia metallica. Le guaine per idraulica infatti devono resistere alle forze espansive esercitate dall’olio in pressione;
• Pinza del freno: la pinza del freno montata sul telaio necessita di supporti e adattatori specifici per poter essere installata. Nel caso degli impianti meccanici, una serie di leveraggi trasforma l’azione del filo in traslazione orizzontale delle pastiglie. Nei freni idraulici due pistoncini sono spinti dalla pressione dell’olio e ritornano in posizione quando questa cessa, cioè quando viene rilasciata la leva;
• Pastiglie: le pastiglie freno sono quel componente che va in battuta contro il rotore, provocando la frenata. Sono composte da una struttura di metallo, sulla qualè è incollato il ferodo, un materiale a usura che lavora contro il rotore. In base alla composizione chimica del ferodo, le pastiglie si classificano in organiche, semimetalliche e metalliche. Le prime sono formate da una mescola di gomma e resina, sono morbide e funzionano molte bene a freddo. Le seconde hanno una durezza media, che aumenta la modulabilità e che di solito si utilizzano su impianti di media potenza. Le ultime sono realizzate in metallo sinterizzato, sono molto dure, riducono la potenza frenante aumentando proporzionalmente la modulabilità del freno. Le pastiglie organiche sono le più durevoli e le più utilizzate;
• Rotore: comunemente chiamato disco, è un elemento metallico installato sul mozzo. Il fissaggio può avvenire con delle spine (di solito 6) che ingaggiano dei filetti sul mozzo oppure con una ghiera (tecnologia direct mount, standard della casa giapponese Shimano), un sistema simile a quello che fissa la cassetta sulla ruota libera. I dischi hanno vari diametri, a partire dai 140mm (in realtà poco usati) ai più diffusi, ovvero 160mm e 180mm. Esistono dischi di dimensioni più elevate, che raggiungono i 220mm di diametro ma sono appannaggio di disciplina gravity come enduro o downhill. Aumentando il diametro del disco infatti aumenta il braccio di leva e quindi la forza che andiamo ad applicare sul mozzo. Maggiore il diametro del rotore, maggiore sarà la potenza di frenata, a scapito della modularità. I rotori hanno sostanzialmente due disegni: chiuso e aperto. Quello chiuso presenta pochi spazi vuoti ed è pensato per garantire maggiore capacità di frenata, diminuendo però la dissipazione del calore. Quello aperto invece presenta dischi molto scavati, che dissipano bene il calore prodotto ma che riducono la potenza dell’impianto;
• Mozzi e ruote: i mozzi e le ruote per freni a disco presentano tecnologie costruttive uniche, poiché il momento torcente che si applica sul mozzo è molto alto. I mozzi di solito sono sovradimensionati e presentano degli attacchi per poter installare il rotore. I cerchi non presentano piste frenanti mentre la raggiatura è studiata in modo da sopportare le grandi tensioni della frenata. I raggi di una ruota lavorano alternativamente a trazione e a compressione. Quando pedaliamo un raggio è tirato mentre quello immediatamente successivo è compresso. Quando freniamo la situazione si ribalta e i raggi compressi vengono tirati mentre quelli che lavoravano a trazione vengono compressi. Va da sé che la raggiatura deve tenere conto di queste forze meccaniche: perciò è stata studiata una tipologia di raggiatura specifica per i freni a disco.

Vantaggi dei Freni a Disco

• Miglior dissipazione del calore: I freni a disco dissipano meglio il calore.
• Sono più modulabili: Con i freni a disco è possibile frenare anche solo toccando la leva, senza arrestare la ruota; in questo modo si riducono i rischi di perdita di grip. Quindi è più facile per il ciclista adattare la frenata al proprio stile di guida;
• Sono più potenti: Un freno a disco, soprattutto se idraulico, offre una potenza di frenata indubbiamente superiore rispetto a un freno tradizionale;
• Soffrono meno fango e acqua: I freni a disco offrono ottime garanzie di frenata anche in condizioni ambientali gravose;
• Sono più facili da regolare: Regolare un freno a disco è di per sé un’operazione facile.

Svantaggi dei Freni a Disco

• Necessitano di un telaio e di ruote apposite: Questa tecnologia necessita di un telaio con attacchi per le pinze e di ruote ad hoc. Solo così è possibile installare il rotore e per sopportare i grossi carichi applicati dalla frenata;
• Costano di più: Un impianto a disco, soprattutto se idraulico, costa di più di uno tradizionale;
• Sono più pesanti: Un impianto a disco pesa di più di uno tradizionale;
• La manutenzione è più difficile e necessita di attrezzature apposite: Soprattutto nell’ultimo caso sono necessarie esperienza, conoscenza e un kit di spurgo adatto ai propri freni. Infatti ogni casa costruttrice utilizza uno standard differente e produce sia i freni che il proprio kit spurgo. Questa operazione andrebbe fatta fare a un meccanico, anche se quando si gira per il mondo non è sempre facile trovarne uno all’altezza;
• Le pastiglie si possono vetrificare: Se abbiamo la cattiva abitudine di tirare il freno e di mantenerlo tirato per lunghi lassi di tempo, nonostante l’ottimale dissipazione del calore, le pastiglie tenderanno a vetrificare. La composizione chimica del ferodo, grazie allo sbalzo termico, si indurisce e non garantisce più la frenata. Una pastiglia vetrificata è una pastiglia inutile. I pattini dei freni, fino a quando non sono completamente consumati, offrono sempre garanzia di frenata;
• L’olio degli impianti idraulici è corrosivo: Se il vostro impianto utilizza olio DOT (tipo i freni marca AVID), sappiate che questi è corrosivo per la vernice della bici ma soprattutto per voi, per cui va prestata molta attenzione quando si procede alla manutenzione e allo spurgo.

Olio DOT vs Olio Minerale

La funzione dell’olio in un sistema idraulico è quella di trasferire la forza impressa sulla leva ai pistoni, permettendo alle pastiglie di frenare il rotore. L’olio deve sopportare il calore generato dall’attrito senza raggiungere il punto di ebollizione. Esistono due tipi principali di olio per freni idraulici: DOT e minerale.

Olio DOT

Si tratta di un olio sintetico a base di glicole, 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.
• È 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:

• È 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.
• È 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

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:

• È 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.
• È 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.

Compatibilità tra Olio DOT e Olio Minerale

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.

Manutenzione dei Freni a Disco

Una corretta manutenzione dei freni a disco è essenziale per garantire sicurezza e prestazioni ottimali. Ecco alcuni aspetti importanti da considerare:

• Allineamento del disco: Verificare che il disco sia correttamente allineato con le pinze per evitare rumori e usura eccessiva delle pastiglie.
• Verifica ed eventuale sostituzione delle pastiglie: Controllare regolarmente lo stato di usura delle pastiglie e sostituirle quando necessario.
• Spurgo dell'olio: Sostituire l'olio dell'impianto frenante per mantenerne le caratteristiche e prevenire problemi di frenata.

Pastiglie: Organiche, Metalliche o Semimetalliche?

Le pastiglie freni a mescola organica vanno bene in condizioni normali, anzi vanno anche meglio di tutte le altre in condizioni normali, in quanto sono molto modulabili, sono silenziose, sono pronte all’intervento appena si tocca con il dito la leva del freno. Tuttavia, in condizioni estreme queste pastiglie, scaldandosi più del dovuto (si potrebbe sentire il classico odore di freni bruciati), tendono a perdere la propria capacità frenante e si usurano in maniera eccessiva.

Se non siete leggerissimi e vi piace la pratica dell’enduro, ci sono le metalliche o le semimetalliche, che garantiscono prestazioni superiori alle organiche in termini di resistenza alla fatica in condizioni estreme e specialmente ad alta temperatura.

Il nostro consiglio è quello di partire da una pastiglia organica di buona qualità e provarne l'utilizzo.

Sostituzione Dischi

Un altro componente importante dell’impianto frenante è il disco, che oltre alla diversa conformazione della pista frenante, può essere in un pezzo unico oppure flottante. La differenza sostanziale del disco flottante rispetto a quello normale è che il flottante è costituito da due pezzi separati, spesso in materiali differenti: la corona è in acciaio adatto per resistere all’usura delle pastiglie e per non deformarsi con la temperatura; il ragno è in un materiale adatto a dissipare rapidamente il calore, cioè fa sì che il calore del disco non si trasmetta dalla corona esterna del disco (dove tramite la pinza viene applicata la pressione delle pastiglie) alla raggiera che unisce il disco al mozzo, evitando così deformazioni termiche.

I dischi si differenziano anche per il diametro, per il quale, nuovamente, vanno presi in considerazione i fattori utilizzo e peso del ciclista: più l’utilizzo è gravoso e più il ciclista pesa, maggiore dovrà essere il diametro del disco.

Pinze Freno

Nella scelta di un nuovo impianto tenete in considerazione che la pinza è il cuore del sistema. Le pinze sono ricavate per fusione o per lavorazione di asporto (quelle del secondo tipo sono più care e possono essere anodizzate con colori differenti, anziché verniciate) e possono essere a 2 o 4 pistoncini. La differenza sta nel fatto che la pinza a 4 pistoncini permette di avere pastiglie con superficie di attrito maggiore e quindi garantisce minor sforzo alla leva, maggior potenza frenante e minor usura delle pastiglie. Per contro, le pinze a 2 pistoncini sono meno costose e più leggere.

Freni a Disco per Cicloturismo

Se il vostro obiettivo sarà quello di percorrere un viaggio con lunghi tratti di off-road e in condizioni atmosferiche proibitive, i freni a disco sono la risposta giusta. Servirà un telaio e delle ruote nuove (probabilmente sarà più facile acquistare una bici ex novo), però non rimarrete sicuramente delusi dalle prestazioni frenanti in qualunque tipo di condizione, nonostante un aggravio di peso. Se al contrario siete dei cicloturisti “da strada”, che raramente si distaccano dall’asfalto o che si limitano a percorrere delle strade bianche, i freni a disco non saranno più competitivi di quelli tradizionali, poiché verranno a mancare le condizioni che consentono loro di eccellere.

Tabella Comparativa Freni a Disco Idraulici vs. Meccanici

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