Margen
Un tren de mercaderies de 1.600 tones baixa un port i se li rebenta la mànega del fre. La intuïció diu que aquell tren es queda sense frens i se'n va. Passa el contrari: frena. I frena més fort i més de pressa que en una frenada normal.
És el disseny, i es va triar a propòsit fa segle i mig. Funciona així, en cinc passos:
1. La locomotora porta un compressor que fica aire a pressió en una canonada que recorre el tren sencer, vagó a vagó, enganxada entre cotxe i cotxe amb mànegues. En els trens de mercaderies aquella canonada treballa a l'entorn dels cinc bars: cinc vegades la pressió de l'aire que t'envolta.
2. Cada vagó té el seu propi dipòsit d'aire, un petit calderí que s'omple des d'aquella canonada. Allà hi ha la força de frenada d'aquell vagó, emmagatzemada i esperant. No ve de la locomotora: ja és sota el cotxe.
3. Entre la canonada, el dipòsit i el cilindre que empeny les sabates contra la roda hi ha una peça que es diu vàlvula triple. La seva feina és comparar dues pressions: la de la canonada i la del dipòsit.
4. Mentre la canonada és plena, la vàlvula manté el fre deixat anar. L'aire, aquí, no serveix per frenar: serveix per NO frenar. És el contrari del que fa el pedal d'un cotxe.
5. Quan la pressió de la canonada baixa, la vàlvula deixa que el dipòsit del vagó descarregui dins el cilindre i el fre s'aplica. Si el maquinista baixa la pressió una mica, frena una mica.
I aquí hi ha la raó que una trencada freni abans que un maquinista. Quan el maquinista vol frenar, descarrega aire des del cap del tren i la caiguda viatja cap enrere per la canonada a uns 250 metres per segon; a més la baixada és gradual, perquè la va dosificant. Quan rebenta una mànega al mig del comboi, la canonada es buida per aquell punt a pressió atmosfèrica i la caiguda surt en les dues direccions alhora, des del centre. Cada vàlvula rep l'esfondrament sencer, que per a ella és l'ordre de frenada d'urgència, i buida el dipòsit del seu vagó a fons dins el seu propi cilindre, sense esperar que l'aire arribi des de la locomotora. Així queda resolt també el tercer defecte del fre de 1869: la cua ja no va per darrere del cap, perquè cada cotxe frena amb l'aire que duia a sobre.
El que és interessant és que no es va inventar així. George Westinghouse va patentar el seu primer fre d'aire el 13 d'abril de 1869, amb 22 anys, i era justament el fre que qualsevol dissenyaria: la patent 88.929 descriu una bomba moguda pel vapor de la caldera, un dipòsit sota la locomotora amb aire a unes 80 lliures per polzada quadrada —uns 5,5 bars— i una canonada que portava aquell aire fins als cilindres dels cotxes per empènyer les sabates. Aire que arriba, fre que estreny. Es va dir fre directe i va ser un salt enorme: fins aleshores frenar un tren consistia en que uns quants guardafrens anessin corrent per les teulades estrenyent volants a mà, cotxe per cotxe, mentre el maquinista xiulava.
Tenia tres defectes. El primer, que si la canonada es trencava no frenava res. El segon, que si un tren es partia en una costa, els vagons deixats anar es quedaven sense aire i sense res que els retingués. El tercer, més lent de veure: en un tren llarg, l'aire tardava a arribar als cilindres de darrere, i la cua continuava empenyent quan el cap ja frenava.
Westinghouse no va millorar aquell fre. El va invertir. La patent 124.404, del 5 de març de 1872, afegeix un dipòsit auxiliar a cada vagó, que s'omple des del principal i es pot fer servir sol; amb la vàlvula triple, desenvolupada aquells mateixos anys, el senyal de frenada deixa de ser aire que entra i passa a ser aire que se'n va. El resultat té nom propi en enginyeria: disseny a prova de fallades, el que en anglès es diu fail-safe. L'avaria dispara el mecanisme en lloc de desarmar-lo.
Convé saber el límit exacte, perquè existeix. Aquest fre protegeix contra la trencada i contra el desenganxament, que passen en segons. No protegeix contra una fuita lenta: un tren parat amb el compressor apagat va perdent aire durant hores, els dipòsits s'igualen amb la canonada i els frens acaben deixant-se anar sols. Per això els reglaments no admeten deixar un tren estacionat confiant en el fre d'aire: cal estrènyer a mà els frens mecànics d'un nombre de vagons, amb la mateixa maneta que feien servir els guardafrens de 1869.
La patent 124.404 va fer 154 anys el març passat, i el mecanisme que descriu —un dipòsit i una vàlvula sota cada vagó, i una canonada que frena quan es buida— continua muntat en gairebé tots els trens de mercaderies del món.