Liquido Idraulico dei Freni: Composizione e Tipi
Il liquido freni svolge un ruolo fondamentale per assicurare l’efficienza del sistema frenante in tutte le condizioni. Il funzionamento del sistema frenante idraulico è basato sulla trasmissione della forza meccanica esercitata dal guidatore sul pedale del freno tramite un fluido incomprimibile: il liquido freni.
Esso assicura che l'intera potenza generata dal pedale del freno, servofreno e sistema frenante elettronico, ad esempio ABS o ESP, sia interamente trasmesso a ciascuna ruota. Il fluido dei freni circola infatti nei tubi del sistema idraulico e connette il pedale del freno al pistone della pinza (per i freni a disco) o al cilindretto (per i freni a tamburo). Insieme al servofreno, serve dunque a trasmettere la pressione quando si attivano i freni, assicurando la trasmissione della forza dal pedale del conducente agli elementi frenanti delle ruote.
E’ la pompa freni a convertire di fatto la pressione meccanica esercitata sul pedale in pressione idraulica attraverso il liquido dei freni. Quando si preme il pedale del freno, la forza esercitata viene trasmessa al pistone all’interno del corpo pompa. Il liquido dei freni non va dunque sottovalutato: le sue caratteristiche fisico-chimiche sono infatti decisive nel garantire l’efficacia dell’intero impianto, soprattutto nelle condizioni operative più severe.
Caratteristiche e proprietà del liquido freni
Per garantire un funzionamento corretto, il liquido deve possedere specifiche proprietà: deve essere sufficientemente fluido a basse temperature, stabile alle alte temperature e resistente all’assorbimento di umidità.
La caratteristica fondamentale del liquido per freni, unitamente all’incomprimibilità, è la naturale resistenza alle alte temperature. Quando un liquido per freni è nuovo si può dire, se si tratta di prodotti di alta qualità, che sia essenzialmente incomprimibile, dato che i legami chimici non presentano vuoti e la massa molecolare è molto compatta anche durante la trasmissione di forza; grazie a tali specificità, esso permette, come da progetto, la perfetta efficienza dell’impianto frenante.
Le più importanti proprietà, che un liquido per freni deve offrire, sono:
- Elevato punto di ebollizione, per impedire formazioni di bolle nel liquido per freni ad alte temperature.
- Ridotta comprimibilità, (soprattutto alle elevate temperature).
- Il comportamento del liquido alle basse temperature deve permettere il corretto funzionamento anche a -40 °C, ossia soprattutto la viscosità non deve crescere eccessivamente con le basse temperature.
- Compatibilità con i materiali impiegati nei gruppi frenanti e nei sistemi di comando frizione.
- Buone proprietà anticorrosive per tutti i metalli adottati nell'impianto frenante.
Va tenuto conto che quando si frena il liquido accumula calore dai dischi/pastiglie e nelle condizioni più estreme la temperatura del fluido può arrivare in pochissimo tempo ai 200-300 °C . Durante un utilizzo intenso dei freni - ad esempio in lunghe discese o frenate ripetute - il calore generato dall’attrito può portare il liquido freni a temperature elevate. Se il punto di ebollizione del fluido è compromesso, si possono formare bolle di vapore all’interno del circuito. Questo fenomeno, noto come vapour lock, impedisce la corretta trasmissione della pressione idraulica, rendendo il pedale del freno spugnoso e, nei casi più gravi, provocando la totale perdita di potenza frenante.
Anche fenomeni di fading possono manifestarsi in condizioni di forte stress termico: se il liquido degrada, questo diventa meno viscoso ad alta temperatura e meno efficace; inoltre può corrodere le parti metalliche o gonfiare le guarnizioni in modo incontrollato. Ad alte temperature un liquido di scarsa qualità può diventare troppo fluido, compromettendo ulteriormente la pressione di frenata. Allo stesso modo, a basse temperature un fluido non adeguato può indurirsi troppo e ritardare l’intervento del freno.
Classificazione dei liquidi freni
I liquidi freni sono classificati in base alle specifiche DOT (Department of Transportation), che indicano le prestazioni minime richieste in termini di punto di ebollizione e viscosità. Un aumento del numero DOT corrisponde generalmente a migliori prestazioni termiche, ma anche a una maggiore igroscopicità. È fondamentale rispettare la specifica indicata dal costruttore del veicolo.
In base alla composizione si distinguono inoltre liquidi di tipo glicolico (DOT 3, 4, 5.1) e siliconico (DOT 5). I primi sono miscibili tra loro (ma non con liquidi minerali), igroscopici e con alta lubrificazione; i secondi (usati raramente, p.es. nei veicoli americani) non assorbono umidità, hanno indici di viscosità e comportamento diversi e non vanno mescolati con gli altri sistemi.
Nel tempo sono emerse versioni speciali: ad esempio DOT4 “high boiling” o DOT4 LV (Low Viscosity) per sistemi con esp/abs esigenti, ma restano sempre classificazioni all’interno del quadro DOT 3-4-5.1.
La viscosità è un altro parametro fondamentale. Il liquido deve scorrere fluidamente nel circuito anche alle basse temperature (spesso -40 °C e oltre) per garantire risposte pronte soprattutto nei sistemi moderni con ABS/ESP.
Un aspetto distintivo di molti liquidi freni (DOT 3, 4, 5.1) è la igroscopicità, cioè l’assorbimento nel tempo dell’umidità dall’aria, in modo che l’acqua si distribuisca uniformemente nel fluido anziché restare liquida libera nell’impianto. Tuttavia questo comporta un rischio: l’acqua dissolta abbassa rapidamente il punto di ebollizione e favorisce la corrosione interna.
Ecco un riepilogo dei diversi tipi di liquido freni:
- DOT 3: Per i veicoli tradizionali privi di sistema ABS. Per i veicoli equipaggiati con reggispinta idraulico. Raggiunge il punto di ebollizione a 205 °C secco e 140° umido.
- DOT 4: Studiato per i sistemi dotati di ABS & ESP ed equipaggiati con reggispinta idraulico. Questo è il liquido più comune, a base di glicole.
- DOT 4+: Studiato per i sistemi dotati di ABS & ESP e guida sportiva.
- DOT 5: Per veicoli ad alta prestazioni. No siliconi. È più adatto alla guida sportiva, a base di silicone.
- DOT 5.1: Per veicoli ad alta prestazioni.
- LHM: Per il sistema idraulico specifico di Citroën. Fluido a base Minerale. Può essere utilizzato sulle vetture dotate del curcuito idraulico Citroën con un comune serbatoio LHM. Da utilizzarsi per rabboccare o integrare il circuito idraulico. Conforme alle specifiche B712710 di PSA Peugeot Citroën.
I liquidi DOT 3, 4 e 5.1 possono essere miscelati ma non sono compatibili con fluidi idraulici minerali. Seguire sempre le istruzioni del costruttore del veicolo prima di procedere al rabbocco o alla sostituzione del liquido freni.
Manutenzione e sostituzione del liquido freni
Le linee guida più diffuse raccomandano la sostituzione del liquido freni ogni due anni, indipendentemente dai chilometri percorsi. Il liquido freni DOT4 richiede normalmente un intervallo di cambio standard pari a 2 anni. Per gli altri tipi (DOT5, DOT5.1) con requisiti termici maggiori, occorre osservare un intervallo di cambio del liquido di 1 anno o come indicato dalle specifiche.
Esistono strumenti per la verifica delle condizioni del liquido, ma non tutti offrono la stessa affidabilità. I tester economici, che misurano la conducibilità elettrica, possono fornire indicazioni fuorvianti, soprattutto con i liquidi di nuova generazione. Anche il controllo del livello del fluido è altamente raccomandabile: una diminuzione può essere sintomo del consumo delle pastiglie o della presenza di perdite nel circuito.
La sostituzione si effettua “spurgando” l’impianto: mentre si rabbocca il serbatoio, si apre la valvola di sfiato di ciascuna pinza o tamburo e si preme il pedale fino a far uscire bolle d’aria e fluido esausto. Durante questa operazione il serbatoio deve essere sempre ben pieno per evitare l’introduzione di nuova aria. In caso di sostituzione assicurarsi che il liquido esausto venga scaricato totalmente prima di rifornire liquido fresco! (Per i motivi appena menzionati il liquido per freni esausto non può essere più utilizzato.)
Assicurarsi che il liquido freni venga custodito sempre in recipienti chiusi. Il fluido freni in un contenitore aperto può assorbire in poche ore tanta umidità da non essere più utilizzabile. Nell'impianto idraulico il liquido freni assorbe umidità attraverso il foro di sfiato sul serbatoio di compensazione attraverso i cilindretti e attraverso le tubazioni flessibili dei freni, anche per questo motivo è consigliabile sostituire il liquido per freni ad intervalli regolari.
Da test effettuati sul campo si è stabilita la soglia massima nei 2 anni di vita degli autoveicoli per un valore del 7,5%. La percentuale massima di acqua ammessa in un circuito frenante è di 7,5% oltre questa soglia si avrebbe un invecchiamento precoce del fluido e di tutti i componenti di cui è composto l’impianto con le relative conseguenze.
In caso di manutenzione, per velocizzare le operazioni, l’impianto può essere svuotato tramite depressione, grazie a siringhe o pompe manuali per vuoto. Si consiglia vivamente di affidare la cura dell’impianto frenante a professionisti qualificati.
Considerazioni finali
Il liquido dei freni è un elemento di importanza fondamentale per il corretto funzionamento dell’impianto frenante: per conservare in perfetta efficienza il sistema, la sostituzione del liquido deve avere una cadenza periodica, soprattutto quando l’utilizzo è particolarmente impegnativo. Per applicazioni agonistiche, occorre spurgare spesso l’impianto e sostituire il liquido, più volte a stagione.
Il liquido dei freni è un elemento abbastanza trascurato sui veicoli, dove spesso si eseguono manutenzioni costanti sui motori mentre si tende a curare meno un elemento cruciale per la sicurezza attiva del veicolo quale è il liquido dei freni. Si raccomanda di utilizzare la tipologia corretta di prodotto, evitando miscelazioni tra fluidi diversi, e di controllarne sempre il livello.
Per evitare l’assorbimento di umidità nel liquido, si raccomanda di limitare l’esposizione in ambiente e di utilizzare un prodotto proveniente da contenitori sigillati, oltre a evitare l’impiego di rimanenze derivanti da confezioni aperte in precedenza e non perfettamente richiuse.
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