Il fluido dei freni è una parte essenziale del sistema frenante idraulico. Senza di esso o senza la quantità giusta di fluido, le forze applicate alla leva del freno non verrebbero trasferite alla pinza, alle pastiglie e al rotore.
Uno dei grandi dibattiti che circonda l’argomento freno idraulico, è quale olio sia superiore.
Molti di voi sapranno che i freni idraulici sono progettati per utilizzare uno dei due principali tipi di liquido dei freni, DOT o Minerale. E’ una scelta fatta dai produttori dei freni stessi.
Ma quale liquido dei freni è il migliore e perché ne abbiamo due per cominciare?
Il ruolo del liquido dei freni
I freni ci rallentano trasformando l’energia cinetica in calore usando l’attrito.
Il liquido dei freni è solo uno dei numerosi componenti vitali che consentono ai sistemi di frenata idraulica di funzionare efficacemente. Il suo compito è quello di trasferire le forze di ingresso create sul cilindro principale (leva) ai pistoncini della pinza. Questo è possibile in quanto i liquidi sono generalmente incomprimibili. Il liquido dei freni deve anche resistere, per quanto possibile, alle alte temperature create dalle forze frenanti.
Tipi di liquido dei freni
Oggi ci sono due tipi di liquido dei freni utilizzati nei freni idraulici per biciclette:
– Fluido DOT
– Olio Minerale
Fluido DOT
Sicuramente il liquido per freni più comunemente usato oggi, a causa del suo ampio uso nell’industria automobilistica, è il fluido DOT. Tutti i fluidi DOT (ad eccezione di DOT 5) sono costituiti da una base di poliglicole.
I fluidi a base di glicole consistono in una miscela di ingredienti con fino a dieci sostanze separate che costituiscono il prodotto finale. Queste sostanze possono essere suddivise in quattro componenti chiave:
– Un lubrificante, come il politene o il polipropilene, per mantenere le parti in movimento liberamente – 20-40%.
– Un diluente con solvente, solitamente glicole etere, che determina il punto di ebollizione e la viscosità del fluido e rappresenta il 50-80% del fluido.
– Un accoppiatore modificatore, che modifica la quantità di gonfiore delle parti in gomma esposte.
– Inibitori, per prevenire la corrosione e l’ossidazione.
Il liquido per freni DOT deve soddisfare gli standard e le specifiche rigorosi stabiliti dalla Society of Automotive Engineers e dal Department of Transportation (DOT), da cui il nome.
Questi standard sono incentrati sul mantenimento delle prestazioni del liquido dei freni in un intervallo di temperature (alto e basso) e specificano anche le temperature minime di ebollizione a cui i produttori di fluidi devono aderire.
Temperature di ebollizione
Una delle principali differenze che separa le varie classi di fluido DOT è la loro temperatura di ebollizione (o punto di ebollizione) che si riferisce alla temperatura in cui il liquido dei freni inizierà a bollire o a vaporizzare all’interno dell’impianto frenante. Questo è causato dal calore intenso creato dopo un uso prolungato e pesante dei freni e ha un effetto negativo sulle prestazioni dell’intero sistema frenante.
Cosa succede quando il liquido dei freni inizia a bollire?
Quando il liquido dei freni assorbe abbastanza calore, bolle e diventa vapori. Passa da un fluido a un gas. Questo gas può portare al completo guasto dei freni nei sistemi idraulici. Improvvisamente, la natura incomprimibile del liquido dei freni, che produce la sensazione di leva ferma che conosciamo e di cui ci fidiamo, è scomparsa a causa dell’introduzione di gas comprimibili nell’impianto frenante. Ora tutte le forze di ingresso normalmente create schiacciando la leva del freno vengono perse mentre vanno a comprimere le bolle d’aria all’interno del fluido. Il liquido dei freni non è più in grado di trasferire queste forze alla pinza, causando un guasto ai freni, noto come “fluid fade“.
Diamo un’occhiata alle temperature minime di ebollizione del liquido dei freni DOT come specificato dagli organismi di regolamentazione.
Si noti che queste sono le temperature minime di ebollizione come delineate dal Dipartimento dei trasporti e non riflettono sempre i veri punti di ebollizione delle diverse marche di liquidi DOT presenti oggi sul mercato. I produttori di fluidi possono migliorare le temperature facendo con cui alcuni liquidi dei freni raggiungono temperature di ebollizione ben superiori a 300°C/572°F.
Cosa si intende per punto di ebollizione secco e umido?
Il punto di ebollizione secco del liquido dei freni si riferisce alla temperatura di ebollizione del liquido nuovo e fresco proveniente da un contenitore non previamente aperto. Il punto di ebollizione umido è definito come la temperatura in cui il liquido del freno DOT inizierà a bollire dopo aver assorbito il 3,7% di acqua in volume. Il liquido per freni DOT raggiungerà questo livello di volume d’acqua dopo circa 2 anni di servizio, motivo per cui è consigliabile rinnovare il liquido dei freni ogni anno.
Gli effetti di questo contenuto d’acqua nel tempo sono meglio illustrati dal grafico sottostante.
Questo grafico è tratto da Shell e offre una panoramica del dell’effetto declinante a seconda del contenuto d’acqua sui fluidi per freni DOT 3 e DOT 4.
Ricordiamo che il Dipartimento dei trasporti specifica il punto di ebollizione minimo a umido dei liquidi dei freni DOT dopo aver assorbito solo il 3,7% di acqua (circa 2 anni di servizio). Nel grafico qui sopra possiamo vedere che i punti di ebollizione dei vari fluidi DOT Shell diminuiscono molto di più man mano che il tempo passa.
Quando il liquido dei freni DOT 3 raggiunge l’8% di contenuto d’acqua, il suo punto di ebollizione è stato ridotto quasi a quello dell’acqua – 100°C!
Quindi da dove viene quest’acqua?
I fluidi a base di glicole sono igroscopici, il che significa che assorbono acqua / umidità dall’ambiente alle normali pressioni atmosferiche ad una velocità del 2-3% all’anno. Questo processo è esasperato in condizioni e climi più umidi.
Questo contenuto di acqua trova la sua strada nel liquido dei freni attraverso pori microscopici nei tubi dei freni, nelle guarnizioni e nelle giunture. Come abbiamo imparato, l’acqua miscelata con il fluido DOT ha un effetto negativo sul liquido dei freni riducendo la sua temperatura di ebollizione e quindi riducendo le sue prestazioni.
Quando l’acqua entra nel sistema, invece di raggrupparsi in punti bassi (come la pinza), a causa del suo peso rispetto al liquido dei freni, viene dispersa omogeneamente in tutto il fluido. Ciò aiuta a mantenere alto il punto di ebollizione dell’intero liquido dei freni piuttosto che avere pozze d’acqua nel sistema che bolle molto prima del resto del liquido dei freni. Evita anche la corrosione localizzata delle parti interne che può essere causata dal ristagno di acqua nell’impianto frenante.
Quindi, per quanto riguarda il liquido dei freni DOT 5?
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. Ciò porta ad una sensazione di leva del freno lenta o spugnosa, e quindi richiede considerazioni progettuali speciali quando viene utilizzato nei sistemi frenanti.
Inoltre, DOT 5 è idrofobo e non assorbe acqua dall’atmosfera come farà il normale liquido per freni DOT.
Allora, a cosa serve?
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. È anche favorito da alcuni proprietari di auto classiche per veicoli che sono usati raramente sulle strade.
Olio Minerale
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.
Ma la mancanza di un “libro delle regole” governativo per l’Olio Minerale è una cosa negativa? Ecco cosa Shimano ha da dire:
“In realtà vediamo questo come un grande vantaggio dell’utilizzo di olio minerale. Non dobbiamo fidarci degli standard di prova di qualcun altro per il fluido che produciamo. Poiché ogni freno Shimano utilizza il liquido dei freni Shimano, abbiamo il controllo completo sul processo e possiamo garantire prestazioni costanti” – Nick Murdick, Lead Multi Service Technician – Shimano
È un argomento convincente. È facile capire perché una grande organizzazione come Shimano, con il suo budget, avrebbe bisogno di un controllo completo sulla produzione del proprio liquido dei freni.
Temperatura di ebollizione dell’olio minerale
Stiamo arrivando al nocciolo duro, ovvero dove l’olio minerale differisce molto dal fluido dei freni DOT.
A differenza del fluido DOT, l’olio minerale è idrofobo e non assorbe l’umidità dall’ambiente.
Ciò significa che non ci sono temperature di ebollizione umidi o secche di cui preoccuparsi, il punto di ebollizione rimane costante e non cala mai.
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. Ciò è preoccupante perché il fluido nella pinza è più suscettibile alle alte temperature in quanto è alla fine del freno, dove si crea l’attrito.
Diamo un’occhiata ad alcuni dati che conosciamo.
Magura Royal Blood Mineral Oil ha una temperatura di ebollizione ridicolmente bassa rispetto ai suoi rivali nel settore. Le ragioni alla base di questa bassa temperatura sono sconosciute, tutto ciò che sappiamo è che Magura Royal Blood si basa sul fluido idraulico Castrol Vitamol V10. Tutte queste cifre sono state fornite dai produttori stessi.
Liquido dei freni Periodo di validità
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 sigilo 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.
Per ridurre lo spreco, utilizzare fluido DOT da bottiglie piccole da 100 ml che è sufficiente per spurgare i freni (anteriore e posteriore) per 2-3 volte.
Olii Minerali: Poiché l’olio minerale è idrofobo e non assorbe acqua dall’ambiente, uno dei grandi vantaggi che ha sul fluido DOT è che una volta aperto può essere conservato a tempo indeterminato.
Compatibilità tra i liquidi dei freni
Quindi, quali liquidi dei freni si possono miscelare senza danneggiare il sistema frenante? Diamo un’occhiata alla tabella qui sotto.
Come puoi vedere tutti i fluidi DOT a base di glicole (3, 4 e 5.1) sono completamente compatibili tra loro e possono essere facilmente mescolati 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 silicone DOT 5, come accennato in precedenza, non è compatibile con nessuno degli altri fluidi DOT, né è in grado di essere miscelato con il liquido dei freni di olio minerale.
Poiché non vi sono freni idraulici per mountain bike con il fluido DOT 5, non ci preoccuperemo troppo. La cosa principale da ricordare è che non dovrebbe mai essere confuso con DOT 5.1 in quanto sono fondamentalmente diversi
E per quanto riguarda la compatibilità tra i liquidi per freni di olio minerale?
Ecco dove le cose diventano un po’ confuse. A differenza del fluido DOT, che è abbastanza chiara e semplice, la miscelazione degli oli minerali è una storia completamente diversa.
Un rappresentante di Shimano ha rivelato che nessun olio minerale di terzi è mai stato autorizzato per l’uso nei freni Shimano.
Ha continuato affermando, con “assoluta certezza”, che “il fluido Magura distruggerà i freni Shimano in pochissimo tempo”.
Intervistato, Will Miles di Juice Lubes, che produce una gamma di lubrificanti, detergenti e liquidi per freni (incluso l’olio minerale), ha detto:
“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? È perfetto dal punto di vista commerciale e consente loro di mantenere standard di controllo della qualità in modo da poter comprendere completamente il punto di vista e la posizione in merito.
Tutto ciò che possiamo fare è testare i nostri prodotti, garantire che siano di altissimo livello e funzionino come previsto, il che è esattamente ciò che facciamo “.
Quale liquido usare?
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. Ciò facilita l’identificazione e ti evita di commettere l’errore fatale di introdurre il fluido sbagliato e distruggere i sigilli interni del tuo freno.
Diamo un’occhiata a quale olio i vari produttori di freni utilizzano quando si tratta di scegliere il liquido dei freni. Dai un’occhiata alla tabella qui sotto.
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? Esaminiamo un po ‘e osserviamo i punti di forza e di debolezza di ciascun fluido.
Vantaggi e svantaggi
Iniziamo con il fluido DOT e ricordiamo che i punti qui sotto si applicano solo ai fluidi DOT a base di glicole, escludendo il silicone DOT 5 poiché non è utilizzato in nessun freno a ciclo idraulico che conosciamo.
Come potete vedere, ci sono molti punti positivi sul liquido dei freni DOT, non ultimo il fatto che può essere trovato praticamente ovunque a meno della metà del prezzo del minerale.
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.
Sule tema frequenta i nostri corsi di meccanica base e avanzata:
