Freni a Disco Idraulici vs Meccanici: Vantaggi e Svantaggi per la Tua MTB

Tra le cose da valutare quando si vuole comprare una MTB c’è l’impianto frenante. Attualmente il mercato si divide tra freni a disco per la MTB e freni tradizionali a pattini, detti anche rim brake perché agiscono direttamente sui cerchi. I freni a disco si dividono a loro tra idraulici e meccanici, mentre i freni a pattini, sono a loro volta suddivisi tra V-Brake, i più diffusi sulle MTB, e Cantilever, ormai relegati ai modelli entry level di più basso prezzo. Ovviamente tra freni a disco per la MTB e tradizionali a pattini ci sono non poche differenze, in termini di prezzo, capacità frenante, modalità di frenare e manutenzione.

Sia i freni a disco che quelli a pattini sfruttano lo stesso principio, quello dell’attrito tra due corpi per generare la frenata. Ma le similitudini finiscono qui. Nei freni a pattino il corpo che genera attrito sono appunto i pattini, composti di mescole di gomma, che vanno in battuta contro la pista frenante del cerchio della ruota, generando attrito e calore e consumandosi progressivamente. Sia nei Cantilever che nei V-Brake per generare attrito e frenare bisogna premere sulle leve dei freni che a loro volta tirano un cavo che “stringe” i pattini contro il cerchio. Nei freni a disco il corpo frenante è la pastiglia, più o meno simile nella composizione e nell’azione a quella delle automobili, che aderisce al rotore, il disco in acciaio o in leghe d’acciaio che si trova al lato del mozzo della ruota. Nei freni a disco meccanici la frenata avviene con un meccanismo a trazione sul cavo esattamente come per i freni a pattini.

Nei freni a disco per la MTB idraulici invece l’azionamento dell’impianto avviene attraverso un cilindro che spinge l’olio dei freni dentro un tubicino facendo premere i pistoni su cui sono montate le pastiglie. Quindi il sistema lavora per compressione e non per trazione. Per rallentare o arrestare una bicicletta bisogna applicare una forza frenante che contrasti la velocità di avanzamento della ruota. Nei freni a disco la forza frenante è applicata sul mozzo e da qui si diffonde uniformemente lungo i raggi fino a raggiungere il cerchio in modo omogeneo. Nei freni a pattini invece l’azione frenante è applicata su una singola porzione del cerchio.

Le leve freno offrono un vantaggio meccanico, cioè moltiplicano in qualche modo la forza che si imprime con le dita e si applica sul sistema frenante. Nei freni meccanici, sia a pattini che a disco, a trasferire questa forza moltiplicata sono dei cavi d’acciaio a cui si imprime la tensione: nel tempo il cavo metallico tende a perdere elasticità, riducendo la possibilità di modulare la frenata. Se tutto quanto detto sopra vale in generale e per qualsiasi tipo di bicicletta, comprese quelle da strada, in MTB bisogna considerare le condizioni specifiche in cui si usa la bici: sporco, fango, acqua, detriti e polvere sono l’ambiente naturale di utilizzo di una mountain bike, oltre a salite e discese anche ripide o tecniche.

C’è poi da considerare la durata dei freni. I freni a disco sono divenuti 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.

Un freno a disco per bicicletta stravolge completamente l’idea dei freni tradizionali, che erano installati sul telaio e permettevano di frenare creando attrito tra i pattini e la pista apposita ricavata sul profilo del cerchio. Questa tecnologia si compone di un rotore installato sul mozzo, che ruota in una fessura della pinza, fissata sul telaio. All’interno di questa pinza si trovano due pastiglie freno che, azionando la leva, si avvicinano al rotore, generando calore e attrito. Il calore deve essere sfogato al più presto, mentre l’attrito permette alla bicicletta di fermarsi.

Tipologie di Freni a Disco

I freni a disco per bicicletta sono essenzialmente di due tipi: meccanici o idraulici. Il primo tipo, detto anche a filo, combina la struttura tipica dei freni a disco con la filosofia di lavoro dei freni tradizionali. Infatti le pastiglie sono azionate tramite un filo metallico (di solito da 1,6mm in acciaio inossidabile), che fa scattare dei leveraggi che avvicinano le stesse al rotore.

I freni a disco idraulici invece mutuano il sistema di lavoro da quelli delle motociclette. All’interno dei tubi è presente dell’olio idraulico (di tipo DOT oppure minerale)e quando si aziona la leva freno (che in questo caso si chiama pompante) si manda in pressione l’olio, che spinge su due pistoncini idraulici ai quali sono agganciate le pastiglie, avvicinandole al rotore e permettendo la frenata.

Tra i due tipi, il più performante è sicuramente quello idraulico, poiché è molto modulabile mentre quello a filo di solito frena a fine corsa, ovvero premendo la leva freno al massimo. Inoltre la potenza esprimibile è maggiore con l’idraulica. Di contro il sistema idraulico necessita di maggiore manutenzione, poiché dell’aria può inserirsi nell’impianto, annullandone l’efficacia. In questo caso bisogna procedere allo spurgo. Inoltre l’olio, nel caso trafilasse dai pistoncini, contaminerebbe le pastiglie, rendendole inutilizzabili e pericolose.Solitamente gli impianti idraulici sono appannaggio delle mtb mentre per il cicloturismo sono più diffusi impianti meccanici.

Anatomia di un Freno a Disco per Bicicletta

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 qual 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 e Svantaggi dei Freni a Disco

Ora che abbiamo visto come funzionano e come si compongono i freni a disco vediamo di scoprirne vantaggi e svantaggi. Rispetto ai freni tradizionali, gli impianti a disco presentano indubbi vantaggi:

• Miglior dissipazione del calore: uno dei problemi più gravosi dei freni a pattino, soprattutto con piste frenanti in carbonio, è quello del calore generato tra pattino e pista. Questo calore viene dissipato in modo irregolare e poco funzionale, soprattutto se si tende a frenare spesso e a tenere il freno chiuso per lunghi lassi di tempo. I freni a disco invece 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 (una ruota bloccata è una ruota che offre un attrito pari a zero). 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: in caso di pioggia i pattini dei freni tradizionali tendono a perdere grip sulla pista e soffrono il fango, poiché quest’ultimo viene sollevato dalla ruota e si accumula sotto la forcella, proprio dove ci sono i pattini. 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. Si toglie la ruota; si smontano le pastiglie e con un cacciagomme e del lubrificante spray si mandano a fine corsa i pistoncini; dopodiché si rimonta il tutto. Se le pastiglie sfregano sul disco, è sufficiente allentare le viti della pinza e centrarle sul disco. I freni a pattino richiedono più malizia ed esperienza)uno degli svantaggi dei freni a disco: il rotore si può piegare e va messo in dima per verificarne la planarità.

Ovviamente ci sono anche degli svantaggi:

• Necessitano di un telaio e di ruote apposite: non si può semplicemente passare dai freni tradizionali a quelli a disco acquistando un gruppo freni nuovi. 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: è vero che nel cicloturismo il peso è una cosa relativa, poiché bisognerà sommare quello di borse ed equipaggiamento, ma per i “grammomaniaci” posso confermare che un impianto a disco pesa di più di uno tradizionale.
• La manutenzione è più difficile e necessita di attrezzature apposite: per manutenzione intendo la sostituzione del cavo nel caso di impianti meccanici oppure lo spurgo dell’aria in quelli idraulici. 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.

In sintesi, la scelta tra freni a disco idraulici e meccanici dipende dall'uso che si intende fare della bicicletta e dal budget disponibile. I freni idraulici offrono prestazioni superiori in termini di potenza e modulabilità, ma richiedono una manutenzione più complessa e sono più costosi. I freni meccanici, invece, sono più semplici da mantenere e più economici, ma offrono prestazioni inferiori.

Tabella Comparativa Freni a Disco Idraulici vs. Meccanici

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