Stretta o larga? Alta o bassa pressione? Vasche o copertoncino? Indaghiamo sulle complicazioni relative alla scelta degli pneumatici
Seguendo il nostro test: le gomme più larghe sono davvero più veloci? Abbiamo deciso di continuare la nostra indagine sulle complicazioni della scelta degli pneumatici.
Uno dei più grandi passi avanti nella tecnologia del ciclismo è venuto da una fonte improbabile: un chirurgo veterinario scozzese di nome John Boyd Dunlop. Nel 1888, in un significativo allontanamento dal suo lavoro quotidiano, Dunlop creò il primo pneumatico nel tentativo di liberare suo figlio dal mal di testa e dal disagio che lo aveva turbato mentre guidava il suo triciclo con pneumatici pieni sui ciottoli accidentati di Belfast.
Avanzo veloce fino ad oggi e il concetto di base non è cambiato – una camera d'aria sigillata fornisce uno strato di ammortizzazione tra il pilota e la strada – ma ciò non significa che tutti gli pneumatici siano uguali. Alcuni pneumatici sono più veloci di altri, ma ci vuole un po' di comprensione della tecnologia dei pneumatici prima di poter trovare il migliore per te.
Resistere a un riposo
'Durante la guida, un ciclista deve affrontare diversi tipi di resistenza: la resistenza dell'aria, il peso (se in accelerazione o in frenata) e la resistenza al rotolamento del pneumatico, che è la perdita di energia dovuta al rotolamento in avanti del pneumatico, ' afferma Nicolas Cret, sviluppatore di pneumatici da strada di Michelin. ‘Misuriamo la resistenza al rotolamento con parametri fissi come pressione regolata, velocità costante, carico e temperatura. La macchina di misura è solitamente composta da un tamburo, che deve essere il più grande possibile per simulare un terreno pianeggiante. Il pneumatico viene fatto ruotare a una determinata velocità/carico/pressione durante una sessione di riscaldamento, quindi interromperemo la potenza del tamburo e misureremo la distanza fino a quando il pneumatico non smette di rotolare. Maggiore è la distanza, minore è la resistenza al rotolamento.'
In parole povere, quindi, la resistenza al rotolamento è la forza che agisce contro il movimento in avanti di uno pneumatico che rotola su una superficie. In termini pratici, insieme a fattori come la resistenza dell'aria, questa forza resistiva significa che quando stai girando a ruota libera su una superficie piana alla fine ti fermerai. Ma poiché l'energia non può essere né creata né distrutta, ma solo cambiata, dov'è finita l'energia che ci stava spingendo in avanti?
"La resistenza al rotolamento negli pneumatici è l'energia consumata per superare la deformazione degli pneumatici", afferma Wolf VormWalde, responsabile prodotto pneumatici di Specialized. “Quando un pneumatico è sotto carico si deforma e per deformare un materiale è necessaria una forza. Quando il pneumatico rotola, la deformazione è in corso poiché il battistrada e il fianco del pneumatico attraversano la zona di contatto [dove il pneumatico incontra la superficie stradale] mentre la ruota ruota. Il pneumatico è quindi sollecitato e deformato entrando nella zona di contatto e si rilassa uscendo dalla zona di contatto. Ma a differenza di una molla perfetta, il pneumatico non restituisce l'energia immessa durante la deformazione.'
Osserva cosa succede alle gomme di una cyclette sotto il peso di un ciclista e capirai cosa significa VormWalde. Un pneumatico sotto il carico di un ciclista si gonfierà sui fianchi e il battistrada si appiattirà per adattarsi alla forma della superficie sottostante. Quando la bici è in movimento e il pneumatico sta ruotando, questo processo si verifica più e più volte nel punto in cui lo pneumatico incontra la superficie stradale. In un mondo ideale, il pneumatico "darebbe bene come ha ottenuto", rimbalzando sul manto stradale con la stessa forza necessaria per schiacciarlo sul manto stradale in primo luogo, e quindi l'energia messa in movimento in avanti sarebbe conservato. Sfortunatamente, le mescole di gomma negli pneumatici sono "viscoelastiche", il che significa che mentre si deformano sotto carico le molecole nelle catene polimeriche della mescola si riorganizzano e, così facendo, si sfregano contro ciascuna. Questo attrito interno crea calore, che, purtroppo, è un sottoprodotto inutile nel tentativo di spingere in avanti la tua bici. Basta sentire la gomma posteriore dopo un'ora sul trainer turbo e presto avrai l'immagine.
È questa deformazione del pneumatico che è la chiave della sua resistenza al rotolamento e quindi della sua "velocità". Ci sono vari modi in cui puoi influenzare il modo in cui uno pneumatico si deforma, uno dei quali è variare la pressione dell'aria che ci si pompa.
Deformazione del carattere
Se più uno pneumatico si deforma, maggiore è la sua resistenza al rotolamento, sicuramente tutto ciò che devi fare è gonfiare uno pneumatico alla massima pressione possibile, rendendolo quasi impossibile da deformare e la perdita di energia dovuta alla resistenza al rotolamento sarà essere ridotto al minimo? La verità, come sempre, è un po' più complicata.
Christian Wurmbäck, product manager di Continental, afferma: L'aumento della pressione in uno pneumatico diminuirà la resistenza al rotolamento, ma solo fino a un certo punto. Ad esempio, se prendi uno pneumatico da 23 mm e aumenti la pressione da 85 psi a 115 psi avrai meno resistenza al rotolamento. Ma se prendi lo stesso pneumatico e aumenti la pressione da 115 psi a 140 psi non c'è praticamente alcuna differenza.'
VormWalde di Specialized concorda: 'Su una superficie perfettamente liscia la pressione più alta è sempre più veloce. Ma questo effetto si attenua sulle strade reali, tanto che diciamo che a 130 psi si pompa il pneumatico fino alla fine [cioè, non può diventare più utilmente rigido]. La cosa importante da ricordare è che il rapporto tra la gomma e la strada è simbiotico e che le strade non sono mai perfettamente lisce.
'Non vuoi che lo pneumatico sia così duro che quando rotoli sulla strada non possa assorbire le frequenze della superficie. È più efficiente per lo pneumatico assorbire asperità e asperità piuttosto che trasmettere queste ampiezze alla bici e al pilota. Sollevare la bici e il ciclista consumerà sempre più energia che schiacciare una gomma. Questo è uno dei motivi per cui vedi ciclisti di ciclocross e mountain bike che eseguono pressioni così basse ', aggiunge.
Ha ragione. Perché invece di permettere a una sezione particolarmente accidentata di lanciarlo in aria, il corridore di mountain bike esperto cercherà di mantenere il proprio corpo su un piano piatto, usando le braccia e le gambe per assorbire tutti i dossi che il terreno serve. In parole povere, se vuoi andare in avanti orizzontalmente, non sprechi la tua energia andando su e giù verticalmente.
Il trucco sta nell'elaborare la migliore pressione degli pneumatici per la strada su cui stai guidando, qualcosa che potrebbe richiedere un po' di tentativi ed errori. E poi devi prima chiederti se sei sulle gomme della giusta larghezza.
La piccola questione delle dimensioni
Nei bei vecchi tempi, i piloti pensavano che le gomme più sottili fossero migliori, con la maggior parte delle ruote professionali calzate con qualsiasi cosa, da uno pneumatico largo 21 mm a un minuscolo 18 mm. Nel corso del tempo, i motociclisti hanno forse messo più stock in termini di comfort e meno in velocità paralizzante, in modo tale che i pneumatici da 23 mm sono diventati uno standard per le bici da strada.
Tuttavia, il product manager di Schwalbe Marcus Hachmeyer afferma che gli studi sul comportamento degli pneumatici hanno scoperto alcune cose piuttosto sorprendenti: Se si confrontano pneumatici con larghezze diverse ma specifiche identiche - stessa mescola, stesso profilo arrotondato, stessa pressione di gonfiaggio - si può dire in termini di resistenza al rotolamento: più ampia è la velocità!'
Questo suona controintuitivo – dopotutto, le bici da strada sono molto più veloci delle bici da turismo o delle mountain bike – ma l'analisi della zona di contatto di uno pneumatico ha aiutato designer come Hachmeyer a superare la credenza popolare che "più stretto è più veloce".
"Gli pneumatici più larghi sono più veloci", fa eco Wurmbäck a Continental. 'Un 24 mm rotola più velocemente di un 23 mm, ma uno pneumatico da 25 mm rotola ancora più velocemente di quello. In effetti, il nostro pneumatico GP4000s è circa il 7% più veloce in una versione da 25 mm rispetto a una versione da 23 mm.'
Il motivo risale a questo problema di deformazione. Sebbene alla stessa pressione sia i pneumatici larghi che quelli stretti abbiano la stessa area di contatto, la forma precisa di ciascuna zona di contatto sarà diversa. In uno pneumatico più stretto questa toppa sarà più sottile ma più lunga, formando una sottile forma ovale lungo la lunghezza della parte inferiore del pneumatico, mentre per uno pneumatico più largo la forma della toppa di contatto sarà più circolare, poiché il pneumatico è più appiattito su tutta la sua larghezza. Il risultato è che l'area di contatto più sottile e più lunga dello pneumatico più sottile incoraggia una maggiore deformazione dello pneumatico, in particolare il fianco, rispetto alla sua controparte più ampia. E come abbiamo già sentito, più un pneumatico si deforma, più energia viene consumata deformandolo. Ma se questo è il caso, non dovremmo andare tutti in giro con 28 mm?
Il caso contro
'Sebbene uno pneumatico da 28 mm sarà più veloce della sua versione da 23 mm in termini di resistenza al rotolamento, il peso del 28 mm sarà superiore al 23 mm poiché una dimensione maggiore significa più materiale. È probabile che ciò crei una notevole differenza in termini di inerzia e avrà un effetto durante le fasi di accelerazione o decelerazione , spiega Nicolas Cret di Michelin.'Anche le proprietà aerodinamiche cambieranno da uno pneumatico da 23 mm a uno da 28 mm.'
Se spinto, cosa sceglierebbero gli esperti? "Abbiamo scoperto che 24 mm sono il compromesso ideale in termini di resistenza al rotolamento, aerodinamica e peso", afferma VormWalde di Specialized. Tuttavia Ken Avery della vecchia guardia italiana Vittoria non è d'accordo: "Più [larghezza] non è sempre migliore. La moderazione è la chiave. Una volta superati i 26 mm, i sottili guadagni di resistenza al rotolamento iniziano a dissiparsi. La formula è buttata via, per così dire. Inoltre, questo presuppone che tutti i pneumatici abbiano un profilo coerente, cosa che non è così. Spesso lo spessore del battistrada [nella sezione trasversale] rende il pneumatico più appuntito che rotondo, in modo tale che uno pneumatico da 24 mm di un produttore possa essere più veloce o più lento in un determinato scenario rispetto a uno da 23 o 25 mm.'
A complicare ulteriormente le cose, oltre alle scelte relative alla pressione e alla larghezza degli pneumatici, ci sono considerazioni sull'elasticità di uno pneumatico.
Cosa c'è sotto
Se la deformazione provoca una perdita di energia dal calore, allora uno pneumatico più elastico impiegherà meno energia per deformarsi in un dato modo rispetto a uno la cui carcassa è più rigida. Sotto la mescola di gomma del battistrada di un pneumatico si trovano migliaia di fibre a trama fitta. A seconda del pneumatico, questa carcassa a tele poteva contenere fino a 320 fili per pollice (tpi), tutti di cotone molto fine, o forse solo 60, realizzati con un nylon decisamente più spesso. Il risultato, affermano produttori come Vittoria e Challenge, è che maggiore è il numero di fili, più flessibile è il pneumatico, quindi più facile si deforma e quindi minore resistenza al rotolamento avrà.
‹‹‹‹‹Maggiore è il conteggio tpi, più flessibile è la gomma››, afferma Simona Brauns-Nicol di Challenge. “Nel tempo, i fornitori hanno fornito fili di qualità sempre più elevata che hanno consentito ai produttori di pneumatici di passare da una trama massima di 280/300 tpi a 320 tpi. Più la carcassa è elastica e flessibile, maggiore è il comfort e, soprattutto, maggiore aderenza alla strada, ottenendo quindi la massima velocità.' Tuttavia, nel mondo dei pneumatici nulla è semplice, quindi più fili non significano automaticamente uno pneumatico più veloce.
VormWalde di Specialized afferma: Uno pneumatico da 60 tpi con una buona mescola della carcassa può essere veloce come uno pneumatico da 100 tpi. Anche il materiale è importante: alcuni rivestimenti in policotone sono veloci, ma non per il numero di fili, ma per l'impregnazione del lattice che lo rende molto elastico. Un numero di fili elevato non significa necessariamente uno pneumatico più veloce.'
Se pneumatici più flessibili significano una migliore resistenza al rotolamento, lo stesso vale per le camere d'aria. "È possibile ottenere una corsa ancora più flessibile e resistente alle forature utilizzando un tubo in lattice invece di una camera d'aria in butile", afferma Simona Brauns-Nicol al Challenge. “Il nostro può essere gonfiato fino a circa 300 volte il suo volume originale. Il lattice è forte ed elastico allo stesso tempo e non si fora facilmente, poiché l'elasticità significa che un tubo di lattice tende ad aggirare oggetti estranei.'
Oltre ad essere un materiale intrinsecamente più flessibile, il lattice è anche più leggero, quindi supererà le prestazioni dei tubi in butile in termini di resistenza al rotolamento. Tuttavia, questa morbidezza ha un costo: il lattice è più poroso del butile, il che significa che l'aria fuoriesce sensibilmente nel corso dei giorni.
Probabilmente artisti del calibro di Specialized e Challenge potrebbero continuare a discutere per giorni di tubi in lattice, numero di fili e carcasse (non sorprende che Challenge sia orgogliosa di produrre pneumatici con un numero di fili fino a 320 tpi, mentre Specialized sembra soddisfatto con una produzione massima di 220 tpi), ma i loro punti di vista opposti mettono in luce il vero nocciolo di questa questione 'pneumatici veloci': non ci sono risposte definitive. Certo, ci sono parametri di base – dimensioni, pressione, elasticità – ma queste cose sono così indissolubilmente legate tra loro e questioni di resistenza al rotolamento, aerodinamica e inerzia che è inutile concentrarsi su un solo aspetto a scapito degli altri.
Come dice Cret alla Michelin, 'Progettare uno pneumatico dovrebbe essere visto come un tentativo di migliorare molte aree di prestazione in conflitto allo stesso tempo. Uno pneumatico è sempre un compromesso di prestazioni. Cos'è uno pneumatico veloce? Beh, dipende da cosa intendi per veloce.'
E infine…vasca o no?
Per anni i tubolari sono stati pubblicizzati come il miglior pneumatico che un pilota serio possa ottenere, con i sostenitori che affermano che l'unico motivo per non guidarli quotidianamente è dovuto al disagio e al costo della foratura. Tuttavia, ci sono un paio di aziende là fuori disposte a sconvolgere questo particolare carrello delle mele.
'I copertoncini sono più veloci dei tubolari', dichiara Wolf VormWalde di Specialized. 'Questo perché metà della camera d'aria effettiva è il bordo. Le pareti laterali del cerchio non si deformano durante il rotolamento e quindi non consumano energia. Pensavi che avessimo spinto Tony Martin a usare i copertoncini per motivi commerciali, vero? No! Sono semplicemente più veloci.'
Questo volo contro la saggezza convenzionale non è solo di un uomo (sebbene uno al centro di una società di biciclette piuttosto grande), ma piuttosto è un sentimento condiviso anche da giganti del pneumatico Schwalbe e Continental. Ma se questo è il caso, perché i professionisti non cavalcano copertoncino? Bene, dice Christian Wurmbäck di Continental, è un gioco da ragazzi.
'Un set di ruote tubolari è leggero ma, soprattutto per i ciclisti professionisti, offre capacità di corsa piatta. In caso di flat ad alta velocità, un tubolare rimane sul cerchio a causa della colla, a differenza di un copertoncino, che tende a staccarsi causando un brutto incidente.'
