Attriti e scorrevolezza della bici, questi sconosciuti.
Il titolo dell’articolo forse poteva essere anche questo…

Diciamo la verità, se parliamo di come migliorare la performance di una bicicletta da corsa, la prima cosa che viene in mente alla maggior parte di noi appassionati è limare qualche grammo.

Poi, anche complice la forte spinta del mercato, si ragiona sulle prestazioni aerodinamiche.

Solo alla fine, e non a tutti, salta in mente di lavorare sull’efficienza di cuscinetti e parti meccaniche per ridurre gli attriti o, magari, di fare qualche valutazione sulla scorrevolezza degli pneumatici.

Parliamoci chiaro, in pianura (e in genere a velocità superiori ai 35 km/h) la resistenza principale che il ciclista deve superare è quella aerodinamica.
In salita, di contro, il principale ostacolo all’avanzamento è generato dalla forza di gravità. Più si è pesanti, più si fa fatica, soprattutto quando la pendenza diventa importante.

Detto questo, però, lavorare sulla riduzione degli attriti può portare ad un notevole risparmio di energia in ogni condizione, dunque ad andare più veloci esprimendo gli stessi watt o, se vogliamo, a fare meno fatica per mantenere la stessa velocità.

Foto facebook.com/CeramicSpeed

Si tratta di un concetto spesso sottovalutato da noi amatori e cicloturisti e, invece, molto caro ai professionisti, che in questo modo vanno a ricercare quel marginal gain che può fare la differenza quando si battaglia sul filo dei secondi (pensate ai pochi centimetri che hanno permesso a Van Aert di vincere la Sanremo su Alaphilippe).

E’ proprio su attriti e scorrevolezza della bici che andremo a porre l’attenzione in questo articolo, per cercare di capire come si possano risparmiare parecchi watt grazie ad alcune piccole accortezze che riguardano trasmissione, cuscinetti e gomme.

ATTRITI DELLA TRASMISSIONE: LA DIMENSIONE CONTA…
Iniziamo a parlare dell’efficienza della trasmissione in relazione alla combinazione di rapporti utilizzati, un argomento poco considerato, ma di cui si è cominciato a discutere con più insistenza dopo il lancio delle nuove combinazioni proposte da Sram sui gruppi AXS (in particolare di quanto attrito aggiuntivo genera l’utilizzo del pignone da 10 denti).

Quando parliamo di efficienza della trasmissione vanno prese in considerazione due tipologie di attriti in grado di far disperdere watt: da un lato quelli legati alla dimensione dei rapporti sui cui scorre la catena, dall’altro quelli generati da una linea catena non ottimale (incroci eccessivi).

Per farlo prendiamo come riferimento uno studio realizzato qualche anno fa da FrictionFacts, che analizza proprio questi due fattori.

Come notate dalla foto qui sopra, senza tenere conto dell'attrito legato alla linea catena, l’utilizzo di ingranaggi con diametro maggiore genera meno attrito.
Ciò è dovuto ad una inferiore tensione della catena e alla minore rotazione di ogni singola maglia della catena stessa, che detto in parole semplici, lavora con una curvatura più ampia.

In questo caso non troviamo il pignone da 10 denti, poiché il report è stato realizzato prima del lancio del nuovo Sram AXS, ma la stessa Sram tra l’11 e il 10 dichiara una perdita di efficienza di circa l’1%, ovvero poco più rispetto a quella che avviene tra il 12 e l’11.

Questo spiega perché Nibali e altri professionisti abbiano chiesto a Sram di realizzare uno spider anteriore 52-39 (foto in alto), al posto del 50-37 che l’azienda americana propone di serie.

Per lo stesso motivo, in pista o nelle cronometro, la maggior parte dei professionisti preferisce una corona anteriore maggiorata (fino a 55-58 denti), da far lavorare con ingranaggi posteriori non troppo piccoli.
Insomma, non si tratta solo di quella famosa sensazione di rotondità di pedalata.

Le corone Shimano 55-42 utilizzate da Andreas Dreitz per il mondiale Ironman di Kona nel 2018

Ma allora, al contrario di quanto si raccomanda abitualmente, conviene lavorare con la catena molto incrociata per sfruttare il più possibile la corona grande sull’anteriore e quella più agile sul posteriore?
Assolutamente no, perché c’è da tenere conto anche dell’attrito generato da una linea catena non ottimale.
Più la catena lavora dritta, maggiore è l’efficienza della trasmissione.

Addirittura, FrictionFacts ha prodotto una tabella (foto sotto) che mette in evidenza il momento di cambiata ottimale in termini di attriti.

Su una trasmissione 53-39, con cassetta 11-28 a 11 velocità, il punto di svolta arriverebbe in corrispondenza dell’ottavo pignone posteriore.
In pratica, se stiamo spingendo il 53x21 e abbiamo bisogno di un rapporto più agile, è meglio scendere alla corona interna e selezionare il 39x17, anziché usare il 53x23.

Si tratta di un’analisi effettuata con una dentatura specifica, ma può essere utile per estrapolare dei concetti generali da utilizzare anche con altre combinazioni di rapporti.
I guadagni sono di pochi watt, ma sono praticamente a costo zero.

Il concetto che corone più grandi generano meno attrito spiega anche perché da alcuni anni siano state introdotte in commercio pulegge del cambio oversize, in alcuni casi abbinate a gabbie del cambio più lunghe.
Ad oggi le stanno utilizzando anche molti team professionistici.

Foto facebook.com/CeramicSpeed

PULIZIA E LUBRIFICAZIONE DELLA TRASMISSIONE
Si tratta di un aspetto molto più semplice e banale rispetto al precedente, ma forse addirittura più importante.

A volte, infatti, spendiamo migliaia di euro per avere sulla nostra bici il gruppo top di gamma, ma poi ci dimentichiamo di pulirla e lubrificarla con regolarità.
Una catena sporca, oltre che usurarsi più velocemente, scorre meno.

Non abbiamo a disposizione valori oggettivi come per il punto precedente, ma basta far girare all’indietro una catena “impastata” da olio e sporco e poi fare la stessa prova una volta pulita e lubrificata: la differenza sarà sufficiente per farvi capire quanto è importante questo aspetto.

Considerate che già tra un l’utilizzo di un lubrificate e un altro, test di laboratorio effettuati sempre da FrictionFacts (foto sotto) evidenziano differenze di resa di diversi watt. Figuriamoci tra una catena pulita e lubrificata e una sporca.

Se vogliamo una resa ancora migliore, possiamo prendere in considerazione anche catene “trattate” con speciali procedimenti chimici o termici, che riducono le rugosità dei materiali e rendono gli ingranaggi più scorrevoli. 

La cifra da spendere, però, in questo caso è ben più alta rispetto a quella di un buon lubrificante.
Lo stesso procedimento può interessare anche i cuscinetti del movimento centrale e delle ruote.

ATTRITI DEI CUSCINETTI DI RUOTE E MOVIMENTO CENTRALE
La scorrevolezza dei cuscinetti costituisce un altro fattore chiave per ridurre le dispersione di watt durante la pedalata.
Nel caso della bici il ruolo più importante è giocato dai ruotismi del movimento centrale e dei mozzi, senza dimenticare quelli dei pedali.

L’efficienza dei cuscinetti è legata a 3 fattori fondamentali:
- qualità del cuscinetto stesso
- buona manutenzione
- soluzioni e trucchi per migliorare l’efficienza (che spesso però non vanno d’accordo con longevità e affidabilità).

Foto fullspeedahead.com

Qualità dei cuscinetti
Quando acquistiamo un nuovo movimento centrale o, soprattutto, una coppia di ruote di alta qualità, prestiamo attenzione quasi esclusivamente al peso.
In realtà, però, i prodotti di alta gamma si differenziano dagli altri anche per la qualità dei ruotismi interni.

Una ruota di altissima gamma, oltre che più leggera, in genere è anche significativamente più scorrevole rispetto ad una di gamma medio-bassa.

Per fare un esempio relativo ai pedali, invece, gli Shimano Dura Ace hanno struttura molto simile agli Ultegra, ma oltre a essere più leggeri, prevedono l’uso di un cuscinetto aggiuntivo, proprio per migliorare l’efficienza.

La qualità del cuscinetto non è tanto legata al materiale delle sfere (ceramiche o meno), ma alla precisione e alle tolleranze.
Laddove i cuscinetti hanno misure standard, un upgrade non troppo costoso può essere costituito dalla sostituzione dei cuscinetti di serie con cuscinetti ad alta scorrevolezza.

Foto facebook.com/GoldRace

Parlando di ruote, inoltre, andrebbe affrontato anche il discorso sulla differenza di efficienza tra mozzi a cuscinetti sigillati e quelli con sistema a coni e sfere (quest’ultimo utilizzato sulle ruote di alta gamma Fulcrum, Campagnolo e Shimano).

Anche se richiedono maggiore manutenzione, i brand che utilizzano il sistema a coni e sfere lo fanno perché lo ritengono più scorrevole in condizioni reali.
Cosa significa?
Che nelle prove “a banco” non ci sono grandi differenze, ma sotto sforzo, con le forze generate dalla pedalata, il sistema a coni e sfere risente meno delle torsioni e genera meno attriti.

Ma questo aspetto merita un approfondimento specifico, di cui magari parleremo in un altro articolo…

Le sfere utilizzate sulle ruote Fulcrum di alta gamma. Lo stesso sistema è usato anche da Shimano

Buona manutenzione
Come la trasmissione, anche i cuscinetti possono subire una notevole perdita di efficienza dovuta a sporco e scarsa manutenzione.

Lo smontaggio, la pulizia e la lubrificazione dei cuscinetti dovrebbe avvenire in modo regolare almeno due o tre volte durante l’anno, ma diventa d’obbligo dopo aver pedalato in condizioni di sporco e pioggia.
In questo modo si migliora la resa dei componenti, ma anche la durata nel tempo.

Chi ha partecipato all’edizione della Strade Bianche 2017, che si è svolta sotto una pioggia torrenziale, si ricorderà in che condizioni erano i ruotismi della propria bici al termine della Granfondo… 

Soluzioni e trucchi
A livello professionistico sono molti gli espedienti adottati dai meccanici per aumentare la scorrevolezza dei cuscinetti.

Di seguito, ne riportiamo alcuni, ricordando, però, che nella maggior parte dei casi questi interventi accorciano la vita dei ruotismi o, nella migliore delle ipotesi, richiedono una manutenzione più frequente.

Il primo, e più frequente intervento, riguarda l’utilizzo di lubrificanti liquidi ad alta scorrevolezza al posto del classico grasso per lubrificare le sfere dei cuscinetti.
In alcune circostanze limite, i cuscinetti vengono addirittura sgrassati completamente tramite solventi specifici e lasciati funzionare “a secco”.
E’ chiaro che un olio liquido è meno persistente del grasso e dunque dovrà essere applicato con maggiore frequenza.

Foto facebook.com/CeramicSpeed

Altra soluzione piuttosto diffusa è quella di togliere le guarnizioni di protezione dai cuscinetti stessi, i cosiddetti parapolvere.
Anche in questo caso si rimuove una possibile causa di attriti, ma si lasciano le sfere del cuscinetto più esposte a sporco e agenti atmosferici.

RESISTENZA AL ROTOLAMENTO
La resistenza al rotolamento, specie in pianura e discesa, influisce non poco sulla velocità di avanzamento del ciclista.

Secondo i dati forniti da Sram, l’incidenza degli attriti generati dalle gomme, rispetto al totale delle forze che l’insieme ciclista/bicicletta deve superare, è quasi del 10%.

In questo contesto possiamo individuare due tipologie di attriti:
- l’attrito “esterno”, definito tecnicamente attrito volvente, ovvero quello che si genera dal contatto tra gomma e asfalto.
- l’attrito “interno”, definito tecnicamente attrito radente, che tiene conto della dispersione di energia generata all’interno della gomma stessa, come ad esempio tra le molecole della mescola oppure tra copertone e camera d’aria.

Nel primo caso, per tanto tempo si è pensato che l’utilizzo di gomme molto sottili, gonfiate a pressioni altissime, fosse la soluzione migliore per aumentare la scorrevolezza della gomma.

In realtà potrebbe esserlo in condizioni ottimali, magari in pista, ma gli studi più recenti dimostrano che in condizioni reali le cose non stanno esattamente così.
Per non dilungarci troppo, se volete approfondire la questione, vi rinviamo all’articolo specifico che trovate qui sotto:

Ma è vero che le gomme più larghe scorrono di più? Proviamo a spiegare

Venendo alla seconda tipologia di attriti, un ruolo determinante è giocato dalla qualità della mescola (e anche dall’elasticità della camera d’aria, se utilizzata), ma anche dalla tipologia di pneumatico (copertoncino, tubeless e tubolare).

Infatti, a parità di qualità e mescola, gli studi della maggior parte delle aziende (sia di ruote che di pneumatici) testimoniano come le gomme tubeless siano le più scorrevoli, davanti a copertoncini e tubolari.
La spiegazione sta proprio nell’assenza della camera d’aria e, dunque, degli attriti che si generano tra questa e il copertone che, seppure in maniera minima, provocano una dispersione di watt.

In termini di resa totale, infine, ci sarebbe da valutare anche l’aspetto leggerezza, specie in salita, ma qui ci stiamo occupando di un altro argomento…

IN CONCLUSIONE
Ognuno dei punti che abbiamo trattato in questo articolo garantisce il risparmio di qualche watt.
Si tratta di marginal gain, ma se sommati uno sull’altro, possono portare ad un miglioramento di efficienza anche di 15-20 watt.

Chi utilizza il misuratore di potenza, sa quanto sia difficile ottenere guadagni simili attraverso l’allenamento…
Per i professionisti, ma anche per l’amatore che interpreta il ciclismo in modo agonistico, si tratta di un’enormità.

Chi non ha velleità di prestazione, magari li riterrà meno importanti, ma visto che nella maggior parte dei casi si tratta di miglioramenti a costo zero (o quasi), perché non approfittarne?

Infine, l’ultimo concetto che vogliamo far passare, è che ha poco senso acquistare un gruppo top di gamma o delle nuove costosissime ruote, se poi ci dimentichiamo di fare manutenzione con regolarità, o disperdiamo watt a causa della catena che non scorre più dalla sporcizia…

Foto d'apertura facebook.com/CeramicSpeed