ABS – Aperta Bem que Segura (Parte I: A História dos Freios)

Companheiros e companheiras, mês passado foi criada uma nova coluna no Jornal Chico da Boleia, a Oficina do Chico. E, para minha surpresa, a redação do jornal me fez um convite para escrever sobre os diferentes assuntos que abordaremos nesta coluna, de forma mais técnica e aprofundada. Fiquei muito feliz e grato, e espero corresponder com as expectativas dos nossos leitores e leitoras

Você deve estar se perguntando: “Quem é este escritor?”. Pois bem, meu nome é Yuri Riberti, sou graduado em Engenharia de Manufatura pela Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Sou filho de caminhoneiro e tenho paixão por máquinas, equipamentos e suas funcionalidades, principalmente da mecânica envolvida nos automotores.

Porém, ao começar a escrever me deparei com um problema: sobre o que devo informar? Pensando na necessidade cotidiana do caminhoneiro e num tema ainda pouco abordado por nós, pensei em freios. Por isso, inauguramos uma série de matérias sobre o tema: SISTEMAS DE FRENAGEM EMPREGADOS EM AUTOMOTORES.

Apesar de parecer simples, a composição e funcionamento dos sistemas é um tema extenso e complexo, portanto, iremos abordá-lo em 4 edições. Nesta primeira contaremos um pouco da história, dos princípios físicos e dos tipos de freio, na segunda e terceira abordaremos questões mecânicas, de performance, aero e termodinâmica e os processos envolvidos na fabricação, e por fim, na quarta, falaremos sobre cuidados de operação, importância dos novos métodos de frenagem e manutenção.

“Todo veículo que anda, em um determinado momento, deve parar!”

Segundo arqueólogos, por volta de 3.000 A.C., uma data ainda não plenamente confirmada, os Suméricos descobriram a roda, que, assim como o fogo, possibilitou ainda mais a convivência do homem em sociedade e o impulsionou como agente transformador do meio. Isto porque o homem havia quebrado uma barreira física: a de transportar uma carga muito maior do que suas limitações. No entanto, ao descobrir a roda, os povos antigos também se depararam com outra problemática: a necessidade de criar um mecanismo para pará-la.

Os freios surgiram a partir dessa necessidade, e são um caso específico de uma classe de elementos de máquinas chamada de acoplamentos por atrito. Mas antes de falarmos sobre os primeiros mecanismos de frenagem e sua evolução, precisaremos rever alguns conceitos físicos envolvidos tanto no movimento do objeto (dinâmica dos corpos), quanto na ação de frear (atrito e a força de arraste).

Ao se falar sobre dinâmica de corpos podemos nos imaginar sentados na calçada, olhando para a rua, observando o movimento retilíneo de um caminhão através da via. Percebemos então que o caminhão anda porque a energia potencial química contida no diesel é transformada em energia mecânica, ou de movimento, pela ação explosiva do combustível que, por fim, traciona as rodas.
Na dinâmica, estudamos a relação entre a força e movimento. Então, o que é “FORÇA”? Força é toda interação entre dois corpos e quando aplicada provoca dois outros efeitos nos corpos a aceleração, que faz com que os mesmos alterem a sua velocidade, e a deformação, a qual modifica o formato dos corpos.

Tal conceito é algo intuitivo: ora, se eu empurro uma caixa, ou seja, aplico-lhe uma determinada força, ela sofrerá uma deformação no local onde está sendo exercida a carga e, também, deverá se movimentar com uma certa aceleração.

Mas não é sempre que isso acontece, não é? Quando ela está muito pesada, vemos que mesmo nos esforçando muito, ela não sai do lugar. Isto porque o meio provoca uma força contrária ao movimento, o chamado Atrito.

De acordo com o atlas virtual Wikipédia: “Atrito, em física, é a força de contato que atua sempre que dois corpos entram em choque e há tendência ao movimento. É gerada pela aspericidade (rugosidade) da superfície dos corpos. Trocando em miúdos, toda superfície de material possui uma determinada rugosidade, uma aspereza, e, quanto maior for o peso da caixa, mais estas rugosidades, no contato com o chão, se “conectam”, aumentando o atrito e dificultando o arrastar da caixa.

O conceito é simples, e é por isso que ao frearmos o caminhão ele tende a parar: as pinças pressionam as pastilhas sobre os discos que, ao aumentarem a força no contato automaticamente aumentam o atrito, e esta força, como já descrita, impede o movimento do disco, que, ao estar conectado à roda, transfere a força e a roda tende a parar. É claro que o mesmo princípio vale para freios a tambor, freio motor, etc.

Os primeiros freios eram do tipo cunha e serviam apenas para impedir que um movimento se iniciasse – sabe aquele toco de madeira que colocamos em contato com os pneus do caminhão quando o estacionamos em um morro? Pois é, os tocos são uma forma primitiva de frenagem.

Já os freios de cinta e/ou com alavanca permitiam ao condutor realizar um esforço de frenagem grande quando comparado com a pequena força que empregava para acionar os freios. No entanto, este tipo de freio só se tornou importante a partir do momento que o homem construiu veículos com tração alternativa: ele não mais arrastava ou puxava as cargas, outros animais o faziam.

Com a Revolução Industrial novas necessidades apareceram e o ser humano já começava a empregar outro tipo de tração, a realizada por máquinas. Assim, novos tipos de acoplamentos surgiram como forma de controlar os processos: magnéticos, eletromagnéticos, por corrente parasita, hidráulicos, pneumáticos, entre outros, mas ainda o mais comum é o por atrito. E é nesta classe que iremos nos focar.

Dentre os tipos mais comuns de freios utilizados em veículos automotores temos: os freios a tambor, os freios a disco, o ABS (Sistema Antitravamento de Frenagem), o EBS (Sistema Eletrônico de Frenagem), o Retarder e o freio motor.

Na próxima edição abordaremos mais profundamente os freios a tambor, suas vantagens e desvantagens, a tecnologia envolvida e os conceitos de engenharia empregados no seu desenvolvimento e fabricação.

Um forte abraço, e até lá.

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