Il modo più semplice per affrontare la frenata in pista è guardare la sua definizione nel dizionario: "sistema destinato a rallentare o arrestare un insieme meccanico dotato di movimento". Niente di complicato, visto che siamo tutti d'accordo sul fatto che lo scopo della frenata sia rallentare per adattare la velocità alla curva. Ma per studiarla davvero nel dettaglio, capire come funziona meccanicamente e ottimizzarla in pista, bisogna cominciare tornando un po' a scuola...
Dinamica di un veicolo
Ogni oggetto in movimento possiede un'energia cinetica direttamente legata alla sua massa e alla sua velocità. Corrisponde al lavoro necessario per passare da una velocità nulla a una data velocità. Come vi avrà certamente detto un giorno il vostro professore di fisica: "nulla si crea, nulla si distrugge, tutto si trasforma". Ciò significa che l'energia acquisita dall'auto durante l'accelerazione non svanisce nel nulla alla minima pressione sul pedale del freno. Viene trasformata in calore grazie all'azione dell'impianto frenante: il suo ruolo principale si riassume nel dissipare l'energia cinetica del veicolo.
Questa energia è proporzionale alla massa e al quadrato della velocità (E = ½ m v²). Si capisce quindi facilmente che più un veicolo è pesante, più ha bisogno di un impianto frenante importante, capace di dissipare molta energia e di resistere a ripetuti aumenti di temperatura. L'impatto della velocità è ancora maggiore: raddoppiare la velocità equivale a moltiplicare per quattro l'energia da dissipare in frenata. Bisogna tenerne conto nella ricerca del punto di frenata in circuito: spazio di frenata e resistenza al calore!
Come funziona?
Esistono diversi tipi di impianti frenanti, ma il caso più comune sui nostri veicoli è la frenata assicurata da liquido dei freni, pinze, dischi e pastiglie. Ci scusiamo con i proprietari di veicoli storici dotati di freni a tamburo, o con quelli, più ambiziosi, che hanno provato a installare impianti frenanti elettropneumatici da treno...
L'impianto frenante completo, dal pedale al disco, si divide in quattro parti.
Il servofreno (master-vac)
La prima, il servofreno, amplifica la pressione esercitata dal pilota sul pedale del freno. Il suo funzionamento dettagliato non ci interessa qui, perché molti veicoli da corsa o di serie "estreme" non ne sono dotati. La differenza principale sta nella sensazione al pedale: un veicolo di serie con servofreno richiede una pressione minore e più confortevole, mentre un veicolo senza assistenza dà un pedale molto duro e con poca corsa.
La pompa freno
La seconda parte trasforma la pressione esercitata dal pilota sul pedale in energia idraulica, ripartita sulle diverse ruote: è la pompa freno (PF). Un pistone comprime il liquido dei freni in seguito all'azione sul pedale e lo invia nei tubi. Si individua molto facilmente nel vano motore, perché in genere si trova subito sotto il serbatoio del liquido dei freni.
Il suo ruolo è fondamentale e bisogna sorvegliare da vicino la tenuta dell'impianto: a volte si passano ore a chiedersi perché la frenata non abbia mordente, quando si è trascurata la PF. Le guarnizioni si dilatano con il tempo e l'usura, e questo può far calare la pressione all'interno. Su un veicolo rimasto fermo a lungo, il pistone può anche presentare un po' di grippaggio. Ultimo punto: lo spurgo. Attenzione allo spurgo "all'antica" pompando sul pedale: non esagerare, pena il deterioramento delle guarnizioni della PF!
La pinza del freno
Ora che il liquido è compresso, bisogna trasformare questa forza idraulica in energia meccanica. È il compito della pinza, che accoglie il liquido in pressione e spinge uno o più pistoncini. Le scelte dei costruttori sono numerose: pinza fissa o flottante, monopistoncino o multipistoncino. Sui veicoli sportivi moderni, le pinze fisse multipistoncino sono la soluzione più usata e più efficace. Ma non bisogna risalire così indietro per ritrovare sportive con freni a pistoncino singolo, come la BMW M3 E36...
La pinza flottante monopistoncino è il sistema meno costoso e più usato dai costruttori generalisti. Il principio è semplice: il liquido in pressione spinge il pistoncino, che appoggia la pastiglia "interna" contro il disco. Poi la pinza si sposta verso l'interno, grazie a dei cursori, continuando a spingere sul disco, e così anche la seconda pastiglia viene premuta. Attenzione al grippaggio di questo tipo di pinza con l'usura, soprattutto su un veicolo rimasto fermo a lungo.
La pinza fissa multipistoncino: i produttori propongono una moltitudine di prodotti a due, quattro, sei o anche otto pistoncini. Non ci sono cursori che le permettano di spostarsi: i pistoncini avvicinano le pastiglie da ciascun lato del disco. I vantaggi sono molteplici: pressione idraulica meglio ripartita sulle pastiglie, meno rischio di grippaggio della pinza, pistoncini più piccoli e leggeri che si muovono molto in fretta (mordente). In compenso, la sua costruzione costa cara, l'ingombro è maggiore e la manutenzione non va trascurata: più pistoncini vogliono dire più guarnizioni sottoposte a forti calori e all'usura.
Qui è tutta una questione di compromessi: un impianto con molti pistoncini e grosse pinze è pesante, ingombrante (servono cerchi grandi) e costoso. Per questo è difficile fare pista con un'utilitaria di serie: il suo impianto frenante non è pensato per resistere a frenate potenti e ripetute, ma basta per frenare nelle normali condizioni di circolazione. E se pensate di cambiare le pinze con un modello più grosso, non dimenticate di considerare l'ingombro supplementare e l'aumento delle masse non sospese se siete costretti a montare cerchi più grandi.
Dischi e pastiglie
Arriviamo agli ultimi elementi dell'impianto, che hanno il ruolo più importante: dissipare l'energia del veicolo in movimento. Il rallentamento dell'auto avviene per attrito: il disco gira con la ruota, e le pastiglie, fisse nella pinza, lo stringono sotto l'effetto della pressione esercitata dai pistoncini. È questo attrito che sviluppa calore e permette di frenare. La qualità dei dischi e delle pastiglie è quindi fondamentale per avere una frenata efficace e resistente. La loro usura va tenuta sotto stretto controllo e, quando si pensa di girare in pista con un veicolo di serie, non bisogna mai dimenticare che l'impianto frenante non è necessariamente concepito per un uso intensivo in circuito!
I dischi deformati... un mito?
Ecco un tema delicato, da chiarire prima di fare spese inutili. Nel 99 % dei casi, un disco non si deforma. Si tratta di un deposito di materiale della pastiglia che ristagna sul disco a causa delle alte temperature e provoca vibrazioni in frenata. Il termine "deformato" è un abuso di linguaggio, perché in realtà il disco non si storce. Il deposito irregolare può addirittura arrivare a modificare localmente la qualità della ghisa in caso di temperatura molto alta. Le cause di un surriscaldamento sono diverse: impianto frenante sottodimensionato rispetto all'uso richiesto, tecnica di frenata inadatta (progressiva) o cattivo raffreddamento dei freni.
Allora che fare quando vibra? Pulire i dischi il più in fretta possibile: detergente per freni, rettifica del disco o una frenata forte con pastiglie molto abrasive, tutti i mezzi sono buoni per eliminare il deposito. Soprattutto non bisogna insistere troppo a lungo se le vibrazioni persistono, perché a un certo punto diventa irreversibile: i residui di pastiglia si incrostano nel materiale e modificano localmente la struttura del disco.
La tecnica di frenata
Finita la parte tecnica, parliamo finalmente di ciò che succede in pista. Avete capito che è impossibile definire una regola unica sul punto di frenata, sulla pressione da dare al pedale e sul punto in cui si smette di frenare, tanto è grande l'influenza degli elementi esterni... Si comincia bene! Ma tutte le frenate si assomigliano e hanno uno scopo comune: rallentare e posizionare l'auto per preparare l'uscita di curva.
La prima cosa da avere in mente è che, quando si gira in circuito, bisogna dimenticare ciò che ci ha insegnato l'istruttore della scuola guida. Esistono tre modi di frenare: la frenata progressiva, la frenata costante e la frenata degressiva (trail braking: si rilascia a poco a poco il pedale). Nella guida in pista si bandisce dal proprio vocabolario la progressiva che pratichiamo ogni giorno, perché è comoda, ma totalmente inadatta alla guida in circuito.
Bisogna poi distinguere due categorie di veicoli: quelli senza un forte carico aerodinamico e quelli che ce l'hanno. Per esempio, un pilota di Formula 1 che stacca l'acceleratore può subire, a seconda della velocità, una decelerazione di 1 G senza nemmeno toccare il pedale del freno... Il modo di frenare in Formula 1 è quindi un po' diverso da quello a bordo di una Clio RS. Per capirlo, bisogna ricordare quanto visto nel numero 2 della rivista: in frenata c'è un trasferimento di carico sull'asse anteriore che "schiaccia" le ruote a terra. Su una F1 o su qualsiasi altro veicolo con carico aerodinamico, questo carico varia per tutta la decelerazione, perché il carico aerodinamico è direttamente legato alla velocità. Ma su un veicolo classico, una volta avvenuto il trasferimento, il carico sull'asse anteriore non varia quasi più. Il limite di bloccaggio delle ruote varia quindi molto su un veicolo con carico aerodinamico, mentre è quasi costante su un veicolo di serie. Poiché si cerca di avvicinarsi il più possibile a questo limite senza mai superarlo, la tecnica non è esattamente la stessa.
La frenata d'emergenza, per capire l'ABS
Perché analizzare una frenata d'emergenza? Per vedere l'azione dell'ABS, che corregge la pressione non appena si raggiunge il limite di bloccaggio. La curva rilevata su un veicolo di serie mostra:
- un attacco di freno deciso;
- una pressione costante per tutta la durata della frenata;
- l'intervento dell'ABS in più punti (i piccoli avvallamenti).
Si nota che, in una frenata d'emergenza, la pressione tra l'inizio e la fine non è quasi variata. Questo si spiega con il fatto che il carico sull'asse anteriore non varia, e quindi il limite di bloccaggio delle ruote è costante. Se questo limite diminuisse con la velocità, l'ABS correggerebbe la pressione a un valore più basso man mano che la velocità diminuisce.
In azione
La prima cosa da fare quando si cerca la frenata ideale in pista è andare a cercare il limite di bloccaggio delle ruote: per potersi avvicinare il più possibile, bisogna sapere dove si trova! Bloccare le ruote una volta permette di valutare la pressione massima da dare al pedale in funzione del vostro veicolo e delle condizioni di marcia: meteo, stato delle gomme e del fondo, ecc. Si cercherà di avvicinarsi il più rapidamente possibile a questo valore senza mai raggiungerlo: è l'attacco di freno. Deve essere deciso e preciso, e farsi con il volante il più dritto possibile. Il trasferimento di carico verso l'avanti è violento, quindi il retrotreno dell'auto si ritrova scarico: troppo angolo di sterzo in quel momento può finire molto male. Per questo, nei casi particolari in cui si frena in curva, bisogna adattare la traiettoria in modo da avere un "tratto dritto" dove piantare i freni.
L'idea è di non entrare nell'ABS a ogni frenata, perché rilascia la pressione non appena si tocca il limite di bloccaggio: lo spazio di frenata sarà più lungo (il ruolo principale dell'ABS non è frenare più corto, ma mantenere capacità direzionale in una situazione d'emergenza). Bisogna trovare il dosaggio preciso per stare il più vicino possibile al limite.
Poi bisogna adattarsi alla situazione. Se si tratta di una frenata da manuale in rettilineo e siete su un veicolo di serie senza un forte carico aerodinamico, non c'è alcun motivo di alleggerire la pressione sul pedale: è una fase di frenata "costante", in cui si cerca di restare il più vicino possibile al limite di bloccaggio (il rallentamento puro). La frenata degressiva comincia solo quando si sterza, per la fase di inserimento vista nel numero precedente. In realtà, ad alta velocità, anche un veicolo senza aerodinamica spinta subisce un po' di carico sull'asse anteriore a seconda della forma della carrozzeria, quindi bisogna adattare leggermente la pressione sul pedale, ma questi effetti si sentono solo a velocità molto alta.
Se siete in un'auto con aerodinamica, la cosa si complica: bisogna adattarsi al carico che diminuisce sull'asse anteriore e fare una frenata degressiva fin dall'inizio. Per gli altri veicoli, bisogna adattarsi all'auto in questione iniziando la frenata degressiva molto presto.
Definire il proprio punto di frenata
Come per molti aspetti della guida in circuito, bisogna partire dalla fine per definire le azioni che si vogliono mettere in atto: qui, frenare! In teoria, la frenata finisce quando il pilota è in grado di riprendere l'acceleratore, cioè quando l'auto è posizionata, orientata verso l'uscita. Tranne alcuni casi particolari di curve molto lunghe, o si frena o si accelera: c'è pochissima attesa.
È impossibile definire una regola unica che funzioni su ogni curva e su ogni auto, ma in generale questa fine della frenata si colloca intorno al punto di corda. Nell'esempio della curva del Musée a Le Mans, si colloca un po' prima della corda: l'obiettivo è portare i freni fino a quel punto per avere un veicolo perfettamente posizionato e orientato verso l'uscita. Con un veicolo senza aerodinamica, tra l'attacco di freno e la sterzata si può mantenere una pressione costante e iniziare la frenata degressiva solo quando si comincia a sterzare. La pressione deve essere adattata alle condizioni: fondo asciutto o scivoloso, gomme di serie o slick, curva in discesa o in salita, pista sconnessa, ecc.
Quando si comincia, spesso si fa fatica a eseguire una frenata degressiva perché si è tolta troppa velocità prima della curva. Ci si ritrova con una bassa velocità d'ingresso e si ha voglia di rimettere il piede sull'acceleratore troppo presto! Dato che il posizionamento non è finito, questo comporta in genere sottosterzo in uscita. Bisogna adattarsi a ogni curva in funzione della velocità di arrivo, ritardando a poco a poco il punto di frenata in modo che il momento in cui si rilascia il pedale del freno corrisponda perfettamente a quello in cui si può riprendere l'acceleratore.
Ecco un buon modo per sapere se si sono fatti i gesti giusti al momento giusto: "Se in uscita di curva sei costretto a rilasciare l'acceleratore, significa che qualcosa è andato storto in ingresso. Normalmente, quando si è in fase di riaccelerazione, non si deve più alzare il gas fino alla frenata successiva." Questo permette di autoanalizzarsi e di correggere le proprie azioni al passaggio successivo.
Definire il giusto punto di frenata all'avvicinarsi a una curva non è mai facile e non esiste una regola universale: dipende da numerosi parametri (velocità di avvicinamento, impianto frenante, tipo e stato degli pneumatici, sospensioni, stato del fondo, condizioni meteo...). Adattarsi alle circostanze è la chiave per riuscire a stabilire da soli il giusto punto di frenata, tenendo sempre a mente che lo scopo della guida in circuito non è frenare più tardi di tutti. Frenare tardi sì, ma cercando di avere la velocità di uscita di curva più alta possibile.
Il giro di raffreddamento
Fare un giro di raffreddamento a fine sessione è indispensabile per raffreddare i freni (e la meccanica...). Fermarsi ai box con i freni ancora caldi può avere conseguenze disastrose: si sono già viste auto prendere fuoco! A seconda della giornata in cui girate, possono esserci indicazioni diverse al briefing, ma in generale si possono usare le quattro frecce per segnalare agli altri partecipanti che si è in giro di raffreddamento.
Attenzione a non fare questo giro troppo lentamente, altrimenti il flusso d'aria non sarà abbastanza intenso per raffreddare i freni. Una velocità compresa tra 80 e 100 km/h basta per ventilare bene. Bisogna cercare di toccare il meno possibile i freni durante questo giro.
Questo articolo è tratto dal numero 3 di Racer's, la rivista di Marc Peraldi. Grazie, Marc!
