Vantaggi e Svantaggi dei Freni a Disco Idraulici per Biciclette

Da ormai qualche annetto si sono affacciate sul mercato nuove tipologie di impianto frenante per le biciclette. Il tempo dei cantilever sulle mitiche MTB anni ‘80 e ‘90 è finito, la stessa storia per i V-brake. Più recentemente anche per il reparto strada si sta gradualmente passando al sistema più moderno dei freni a disco bici, quale normale evoluzione della tecnologia.

Ormai, quasi tutti i nuovi prodotti che si trovano in un negozio di bici, sono esclusivamente per freno a disco. Come ti ho anticipato, anche nell’impianto frenante di una bicicletta le cose sono cambiate! E ogni cambiamento porta con sé dei vantaggi e ahimè anche degli svantaggi.

Ormai i freni a disco sono diventati lo standard di riferimento per il mondo bike in quanto, rispetto ai vecchi freni a pattino, riescono a sviluppare una potenza di frenata superiore e anche più modulabile, soprattutto nelle condizioni più avverse, come con la pioggia o lo sterrato fangoso. Il concetto che sta alla base di tutto è l’attrito che si sviluppa attraverso il contatto tra parti fisse e mobili dei freni bici, generando calore che deve essere dissipato nel minor tempo possibile per non compromettere l‘efficienza nella frenata.

Componenti Principali dei Freni a Disco

Rotore: Per rotore si intende il disco, ovvero quell’elemento metallico di spessore definito montato sul mozzo della ruota, solidale alla ruota stessa. I dischi possono avere diversi disegni, dove l’estetica viene ad essere affiancata all’efficienza nella dispersione del calore sviluppato durante la frenata e al peso.
Leve: Come da tradizione, per praticità e soprattutto sicurezza, sono montate sul manubrio.
Pinze: Le pinze sono costituite da un involucro metallico al cui interno sono alloggiate le pastiglie, ovvero gli elementi fondamentali per la frenata. Se questo strato è composto da una mescola di resina si parla di pastiglie organiche, che garantiscono una buona frenata a freddo, bassa resistenza al calore, durata limitata e scarsa usura dei dischi. Le pastiglie sinterizzate invece sono più durevoli e garantiscono una buona frenata quando entrano in temperatura.

Da qui i freni a disco idraulici, il cui funzionamento è basato su un circuito chiuso dove scorre olio in pressione. Azionando la leva del freno, viene mandato in pressione l’olio - minerale o DOT - contenuto nel piccolo serbatoio posto sul manubrio. È sicuramente un sistema performante e potente, votato a quelle biciclette - le MTB appunto - perlopiù usate su percorsi poco tranquilli, dove la sollecitazione alla frenata è alta. I dischi idraulici ormai sono utilizzati come standard sulle mountain bike di un certo livello e anche nel mondo dei viaggi si stanno sempre più diffondendo.

Vantaggi dei Freni a Disco Idraulici

Efficienza e costanza della frenata: I freni a disco assicurano una frenata più lineare. Per fare un esempio pratico, durante un allenamento, capita spesso di percorrere discese lunghe. Nel caso dei freni tradizionali, la frenata sarà meno efficace, poiché lo sfregamento dei pattini sul carbonio, provoca un maggiore surriscaldamento. Con i freni a disco invece, questo problema è quasi annullato. Frenare con i freni a disco significa avere sempre lo stesso rendimento. Non c’è degrado nemmeno dopo frenate lunghe “da inesperti” o in situazioni di strade particolarmente difficili (discese con pendenze importanti, curve strette e traffico). Questo, vi accorgerete provandoli, restituisce una sensazione di sicurezza che i più esperti tradurranno in un ritardo della frenata senza aumentare i rischi.
Piste frenanti: Il primo vantaggio notevole, sono le piste frenanti: niente più consumi per i cerchi in fibra di carbonio. Sono i freni perfetti per chi utilizza ruote con cerchio in fibra di carbonio. I cerchi ne risultano alleggeriti e addio a problemi di piste frenanti.
Utilità del sistema idraulico e del perno: I freni a disco sfruttano un circuito idraulico più efficace rispetto a un sistema con il cavo d’acciaio, come quello di tipo tradizionale. Ad avviso di molti operatori del settore (non solo telaisti, che ovviamente hanno tutto l’interesse a che il freno a disco prenda piede dando una bella spinta al mercato) i freni a disco saranno il futuro anche per la bicicletta da corsa così come sono diventati la normalità nella mountain bike. Ma lo standard dei bloccaggi delle ruote con freno a disco (e dei telai dedicati) è diventato, praticamente per tutti, i perno passante. Questo, a differenza del classico bloccaggio rapido, va a chiudere in maniera solida e definitiva la struttura del carro posteriore e quella della forcella rendendo, di fatto, la bicicletta molto più rigida. Questo è un vantaggio “indiretto”, in quanto non legato alla presenza del freno a disco in quanto tale. Riguardo il perno passante poi, ciò irrigidisce il telaio, offrendo un vantaggio “indiretto”.
Versatilità: Con i freni caliper c’è un limite nella dimensione delle coperture: deve comunque girarci intorno la pinza e le coperture da montare non possono arrivare oltre i 28 millimetri (a volte pure a fatica). Con i freni a disco questo limite non c’è più. I costruttori di telai possono spaziare in fantasia allargando gli spazi di passaggio ruota e rendendo, di fatto, i telai più versatili.
Minore Manutenzione: I freni a disco sfruttano un circuito idraulico che richiede pochissima manutenzione.
Prestazioni costanti: I freni a disco assicurano una frenata più coerente nel tempo, anche in caso di dover agire lungamente sul freno.

Svantaggi dei Freni a Disco Idraulici

Cambio ruote: Sì ci sono anche questi, inutile negarlo. I freni a disco, al momento, rendono più complicato il cambio ruota. Per i professionisti il cambio ruote è di sicuro un enorme svantaggio in termini di tempo. I freni a disco, rendono più complicato il cambio ruota: i sistemi a perno passante, richiedono tempo nello smontaggio. I meccanici dei pro’, intanto, si sono attrezzati con svitatori elettrici che rendono l’operazione decisamente rapida. Per chi non fa gare questo è un problema relativo che si risolve con un po’ di attenzione in più al momento di smontare e, soprattutto, rimontare la ruota.
Rischio di danneggiare l'impianto: Guai ad azionare il freno con la ruota smontata, riaprire la pinza potrebbe richieder un bel po’ di tempo. Tra l’altro, nel caso di una “frenata a vuoto” senza che le pastiglie appoggino sul disco, può creare la formazione di una bolla d’aria all’interno del sistema idraulico, impedendo così l’efficacia della frenata.
Sicurezza: Sono pericolosi i freni a disco? La questione è delicata. Per approvarli definitivamente l’UCI ha richiesto di smussarne i bordi rendendoli meno affilati, cosa che è stata fatta. La situazione migliora ma in un impatto violento è comunque una sporgenza in più della bicicletta. Anche qui soluzioni sono allo studio soluzioni di vario genere (carter, in particolar, modo). A dire il vero qualche esperienza negativa si è registrata, ma certo la bicicletta non è il “posto migliore dove cadere” con tanti spigoli e parti appuntite. Questa è una in più?
Peso: A conti fatti il sistema idraulico pesa di più del “totale” di un sistema tradizionale. A conti fatti, il sistema idraulico incide più sul “peso totale” di una bici, equipaggiata magari con sistema tradizionale. Finché i limiti di peso delle biciclette imposti dall’UCI rimangono quelli attuali (6,8 chilogrammi minimo per la bicicletta completa) il problema resta relativo per i professionisti. Visto pure che spesso i meccanici, sono costretti ad appesantire con zavorre i mezzi dei corridori. Nel caso degli amatori, il discorso cambia. Di fatto, qualora si voglia passare dal freno tradizionale al disco, bisognerà sborsare cifre esorbitanti, per acquistare bici che comunque hanno un peso superiore a quelle tradizionali.
Standard: Teorie diverse sui prodotti portano a troppi standard. Questa è la maggiore preoccupazione del mercato, di chi le biciclette le acquista e non le ha in dotazione dalla squadra. Un telaio per freni a disco è molto diverso da un telaio per freni normali.
Spurgo dell’impianto idraulico: Per garantire l’ottima funzionalità dei freni a disco, è necessario sostituire l’olio “usurato” togliendo eventuali bolle d’aria entrate nel sistema. L’impianto può avere bisogno di uno spurgo, quando la frenata è “spugnosa”, meno potente e la leva del freno ha una corsa troppo lunga. Perciò, sarebbe opportuno eseguirlo ogni volta che si cambiano le pasticche: almeno una volta l’anno. Riguardo l’olio minerale impiegato da Shimano, ha una “vita” piuttosto lunga.

Freni a Disco Idraulici vs. Meccanici

I freni a disco possono essere idraulici o meccanici. Il tipo di freno più adatto dipende dalle proprie esigenze di guida e dalle proprie finanze. 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 dei freni a disco meccanici 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.

La scelta tra freni a disco idraulici e meccanici 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.

Olio Minerale vs. Olio DOT

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.

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.

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”).

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 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.

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. 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 diviendo 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”.
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. 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.

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.

Conclusioni

La scelta finale dipende dalle tue esigenze. 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.

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