Travão ferroviário de ar comprimido

O travão ferroviário de ar comprimido permite ao maquinista travar ao mesmo tempo, a partir da locomotiva, todos os veículos de um comboio. Uma bomba a vapor comprime ar num reservatório, e uma conduta que percorre todo o comboio leva-o ao cilindro de travão de cada veículo. Na forma automática, cada veículo guarda o seu próprio reservatório e uma válvula tripla que aplica os travões assim que a pressão na conduta desce, mesmo que uma mangueira rebente ou o comboio se parta em dois. Samuel Cunliffe Lister patenteou em Inglaterra um travão ferroviário de ar comprimido em 1848. A patente de George Westinghouse de 13 de abril de 1869 tornou o travão de ar utilizável na prática, e o seu travão automático veio poucos anos depois.

O que é

Um comboio é pesado e as suas rodas agarram-se pouco aos carris, por isso precisa de uma grande distância para parar. Até à década de 1870, a maior parte dos comboios da América do Norte era travada à mão: os guarda-freios rodavam um volante na extremidade de cada veículo para apertar os cepos contra as rodas, segundo os apitos do maquinista, e nos comboios de mercadorias faziam-no a partir do tejadilho dos vagões em andamento. Um travão contínuo faz o mesmo trabalho em todos os veículos ao mesmo tempo e é comandado de um só lugar.

O travão de ar usa para isso ar comprimido. Na locomotiva, uma bomba movida a vapor enche um reservatório principal, e o maquinista comanda os travões com uma válvula. Uma conduta geral passa por baixo de cada veículo de uma ponta à outra do comboio, ligada entre veículos por mangueiras flexíveis de borracha. Cada veículo tem um cilindro de travão cujo êmbolo, através de uma timonaria de alavancas e varões, aperta cepos de ferro fundido contra a superfície de rolamento das rodas. No travão automático usado hoje nos comboios, cada veículo tem também a sua própria reserva de ar, o reservatório auxiliar, e uma válvula tripla que liga a conduta, o reservatório e o cilindro.

Como funciona

O primeiro travão de Westinghouse, mais tarde chamado travão direto, mandava ar para travar. Quando o maquinista abria a válvula, o ar do reservatório principal corria pela conduta até todos os cilindros de travão e empurrava os êmbolos. Para desapertar, fechava o reservatório e deixava escapar o ar da conduta, e umas molas faziam voltar os êmbolos. O ar demorava a chegar aos últimos veículos de um comboio comprido e, se uma mangueira rebentasse, fugia e o comboio ficava sem travão. Os acoplamentos das mangueiras tinham válvulas que se fechavam sozinhas se os veículos se separassem, de modo que os travões já aplicados continuavam apertados. Se o comboio se partisse com os travões desapertados, os veículos separados da locomotiva não tinham ar para travar.

O ar que entra atrás do êmbolo empurra a haste; quando se deixa sair, a mola fá-la voltar.

O travão automático funciona ao contrário: é o ar que mantém os travões soltos. Durante a marcha, a conduta geral e todos os reservatórios auxiliares mantêm-se carregados à pressão de serviço. A válvula tripla de cada veículo tem um êmbolo que recebe de um lado a pressão da conduta e do outro a do reservatório auxiliar. Enquanto as duas pressões são iguais, a válvula deixa passar devagar ar da conduta para o reservatório, para o completar, e mantém o cilindro de travão aberto ao ar exterior, pelo que os travões ficam soltos.

Para travar, o maquinista deixa sair algum ar da conduta. Do lado da conduta de cada válvula tripla a pressão desce abaixo da do reservatório, e o êmbolo desloca-se para o lado da conduta. Ao mover-se fecha a passagem vinda da conduta, fecha o escape do cilindro e abre uma passagem do reservatório para o cilindro. O ar guardado no veículo entra no seu próprio cilindro e os cepos apertam as rodas. Uma pequena descida de pressão dá uma travagem leve; uma maior, uma travagem mais forte. Para desapertar, o maquinista volta a encher a conduta. A pressão do lado da conduta ultrapassa a do reservatório, o êmbolo recua, o cilindro esvazia-se para o ar livre e o reservatório volta a encher-se.

Como os travões se aplicam por uma descida de pressão, tudo o que deixe escapar o ar da conduta para o comboio: a válvula do maquinista, uma mangueira rebentada ou as duas metades de um comboio que se separam.

Como fazer

Uma maqueta com um balão e um elástico mostra o princípio do travão automático: a pressão do ar mantém o travão solto e, quando se perde, o travão atua. Na maqueta é um elástico que aperta o travão; num comboio verdadeiro é o ar guardado em cada veículo. É preciso uma caixa de sapatos, uma tampa de frasco com cerca de 8 cm de diâmetro, um lápis, um pauzinho de madeira, um pequeno taco de madeira, um pionés, uma borracha de apagar, um elástico forte, um balão pequeno, cerca de 50 cm de tubo de plástico fino, uma seringa de plástico de 60 ml, uma mola de papéis, alguns pedaços de cartão, cola e fita-cola.

Metendo ar no balão levanta-se o travão; deixando-o sair, o elástico volta a apertá-lo.

Cole um pequeno poste de cartão dobrado ao fundo da caixa, perto de uma ponta. Passe o lápis por uma das paredes curtas da caixa, pelo centro da tampa e até ao poste, de modo que a tampa rode livremente lá dentro. Cole o taco ao fundo da caixa ao lado da tampa e prenda o pauzinho em cima do taco com o pionés, para que possa bascular. Cole a borracha por baixo de uma ponta do pauzinho de modo que assente no rebordo da tampa, e prenda o elástico entre essa ponta e o fundo da caixa para que puxe a borracha contra o rebordo. Prenda bem o tubo no gargalo do balão com fita-cola, ponha o balão por baixo do pauzinho entre o pionés e a borracha, sobre uma pequena pilha de cartão, para que toque mesmo no pauzinho quando está vazio, e leve o tubo para fora da caixa até à seringa. Faça rodar a tampa com um dedo: o travão para-a. Empurre a seringa para que o balão encha e levante a borracha do rebordo, e feche depois o tubo com a mola. A tampa passa a rodar livremente. Tire a seringa da ponta do tubo apertado e abra depois a mola, como se uma mangueira rebentasse: o balão esvazia-se e o elástico trava a tampa.

História e evolução

Antes do travão de ar, os guarda-freios em cima dos tejadilhos rodavam um volante em cada vagão para o travar.

Em Inglaterra, Samuel Cunliffe Lister, de Bradford, patenteou em 1848 um travão ferroviário acionado por ar comprimido. Bombas movidas pelos eixos de uma carruagem comprimiam ar numa câmara situada sob o quadro, e o chefe do comboio, por meio de válvulas, deixava esse ar empurrar um êmbolo cuja haste apertava os cepos contra as rodas. A patente de George Westinghouse para o travão direto, número 88 929, foi concedida a 13 de abril de 1869, e foi o seu travão que os caminhos de ferro adotaram. A Pennsylvania Railroad experimentou o travão e decidiu em 1870 equipar com ele os seus comboios de passageiros, e outras companhias seguiram-na. Depois, Westinghouse deu a cada veículo a sua própria reserva de ar: o seu travão automático do início da década de 1870 acrescentava a cada veículo um reservatório auxiliar e uma válvula tripla, de modo que um comboio que se partia se travava sozinho.

Os comboios de passageiros adotaram o travão primeiro, os de mercadorias muito mais tarde. Nos Estados Unidos, a Safety Appliance Act de 2 de março de 1893 obrigou os caminhos de ferro do tráfego entre estados a fazer circular, a partir de 1 de janeiro de 1898, locomotivas com travão assistido nas rodas motrizes e comboios com veículos travados em número suficiente para que o maquinista regulasse a velocidade sem que os guarda-freios manobrassem travões de mão. Esse prazo foi depois prorrogado por dois anos, até 1900. A mesma lei exigia engates automáticos nos veículos do tráfego entre estados.