Si el tren pierde el aire del freno, frena antes

Un tren de mercancías de 1.600 toneladas baja un puerto y se le revienta la manguera del freno. La intuición dice que ese tren se queda sin frenos y se va. Pasa lo contrario: frena. Y frena más fuerte y más rápido que en una frenada normal.

Es el diseño, y se eligió a propósito hace siglo y medio. Funciona así, en cinco pasos:

1. La locomotora lleva un compresor que mete aire a presión en una tubería que recorre el tren entero, vagón a vagón, enganchada entre coche y coche con mangueras. En los trenes de mercancías esa tubería trabaja en torno a los cinco bares: cinco veces la presión del aire que te rodea.

2. Cada vagón tiene su propio depósito de aire, un pequeño calderín que se llena desde esa tubería. Ahí está la fuerza de frenado de ese vagón, almacenada y esperando. No viene de la locomotora: ya está debajo del coche.

3. Entre la tubería, el depósito y el cilindro que empuja las zapatas contra la rueda hay una pieza llamada válvula triple. Su trabajo es comparar dos presiones: la de la tubería y la del depósito.

4. Mientras la tubería está llena, la válvula mantiene el freno suelto. El aire, aquí, no sirve para frenar: sirve para NO frenar. Es lo contrario de lo que hace el pedal de un coche.

5. Cuando la presión de la tubería baja, la válvula deja que el depósito del vagón descargue en el cilindro y el freno se aplica. Si el maquinista baja la presión un poco, frena un poco.

Y aquí está la razón de que una rotura frene antes que un maquinista. Cuando el maquinista quiere frenar, descarga aire desde la cabeza del tren y la caída viaja hacia atrás por la tubería a unos 250 metros por segundo; además la baja es gradual, porque está dosificando. Cuando se revienta una manguera en mitad del convoy, la tubería se vacía por ese punto a presión atmosférica y la caída sale en las dos direcciones a la vez, desde el centro. Cada válvula recibe el desplome entero, que para ella es la orden de frenada de urgencia, y vacía el depósito de su vagón a tope en su propio cilindro, sin esperar a que el aire llegue desde la locomotora. Así queda resuelto también el tercer defecto del freno de 1869: la cola ya no va por detrás de la cabeza, porque cada coche frena con el aire que llevaba encima.

Lo interesante es que no se inventó así. George Westinghouse patentó su primer freno de aire el 13 de abril de 1869, con 22 años, y era justo el freno que cualquiera diseñaría: la patente 88.929 describe una bomba movida por el vapor de la caldera, un depósito bajo la locomotora con aire a unas 80 libras por pulgada cuadrada —unos 5,5 bares— y una tubería que llevaba ese aire hasta los cilindros de los coches para empujar las zapatas. Aire que llega, freno que aprieta. Se llamó freno directo y fue un salto enorme: hasta entonces frenar un tren consistía en que varios guardafrenos fueran corriendo por los techos apretando volantes a mano, coche por coche, mientras el maquinista pitaba.

Tenía tres defectos. El primero, que si la tubería se rompía no frenaba nada. El segundo, que si un tren se partía en una cuesta, los vagones sueltos se quedaban sin aire y sin nada que los retuviera. El tercero, más lento de ver: en un tren largo, el aire tardaba en llegar a los cilindros de atrás, así que la cola seguía empujando cuando la cabeza ya frenaba.

Westinghouse no mejoró ese freno. Lo invirtió. La patente 124.404, del 5 de marzo de 1872, añade un depósito auxiliar en cada vagón, que se llena desde el principal y puede usarse solo; con la válvula triple, desarrollada en esos mismos años, la señal de frenado deja de ser aire que entra y pasa a ser aire que se va. El resultado tiene nombre propio en ingeniería: diseño a prueba de fallos, lo que en inglés se llama fail-safe. La avería dispara el mecanismo en vez de desarmarlo.

Conviene saber el límite exacto, porque existe. Este freno protege contra la rotura y contra el desenganche, que ocurren en segundos. No protege contra una fuga lenta: un tren parado con el compresor apagado va perdiendo aire durante horas, los depósitos se igualan con la tubería y los frenos acaban soltándose solos. Por eso los reglamentos no admiten dejar un tren estacionado confiando en el freno de aire: hay que apretar a mano los frenos mecánicos de un número de vagones, con la misma manivela que usaban los guardafrenos de 1869.

La patente 124.404 cumplió 154 años el pasado marzo, y el mecanismo que describe —un depósito y una válvula debajo de cada vagón, y una tubería que frena cuando se vacía— sigue montado en casi todos los trenes de mercancías del mundo.