Una breve historia de los cables de acero para ascensores, primera parte

Se examinan los cables de los elevadores de alambre en el siglo XIX y su maduración a principios del siglo XX.

La humilde cuerda de izar ocupa un lugar único en la historia del transporte vertical. Una simple cuerda de cáñamo se encuentra en el centro de una de las historias de ascensores más conocidas: la demostración de Elisha Graves Otis de su Dispositivo de seguridad mejorado en el Crystal Palace de 1854 en la ciudad de Nueva York. Una sofisticada "cuerda" de nanotubos de carbono es la principal innovación que impulsa el desarrollo conceptual (y posiblemente literal) del ascensor espacial propuesto. Sin embargo, es el cable de acero el que conserva un lugar de honor en la historia de los ascensores como el medio de suspensión más duradero. Fue objeto de numerosos artículos del siglo XIX que cuestionaban su seguridad, y ha aparecido en innumerables libros, películas y programas de televisión contemporáneos que predican el desastre de su fracaso. Esta serie de Historia abordará la introducción de cables de ascensor de alambre en el siglo XIX y su maduración en la primera mitad del siglo XX.

La invención del cable metálico fue más o menos paralela a la invención del ascensor de pasajeros y, en la década de 1870, el cable metálico se había convertido en el cable preferido para su uso en ascensores. Debido a su relativa novedad, tanto el ascensor como el cable se enfrentaron a desafíos similares con respecto a cuestiones de seguridad. La cuerda de izar de cáñamo más antigua tenía una larga historia de uso, y sus fortalezas y debilidades eran bien conocidas. Sin embargo, una cuerda hecha de alambre era un asunto completamente diferente. Esta diferencia se resumió efectivamente en la edición del 22 de junio de 1878 de American Architect and Building News, que incluía un breve artículo sobre cables de ascensor. El artículo expresó la principal preocupación en su oración inicial:

“La repentina introducción en nuestras grandes ciudades de ascensores, la mayoría de los cuales cuelgan de cables de acero, ha llevado a la gente a preguntarse qué pasará cuando hayan tenido un año de uso y por qué no debería haber, después de un tiempo, una rotura de cuerdas, y los consiguientes accidentes en todo el país ”.

La preocupación clave se centró en la resistencia del cable de acero y su reacción a la flexión constante y repetida al pasar alrededor de los tambores de bobinado y las poleas. Uno de los supuestos clave del artículo antes mencionado era que “todo el mundo sabe, al menos, que la flexión reiterada debilita el alambre, ya sea por granulación o por la extensión constante de sus fibras”. El desafío fue que, a pesar de "saber" que esta acción ocurrió, no había una manera fácil de juzgar cuándo una cuerda ya no era segura para su uso. El artículo afirmaba que John A. Roebling's Sons Co. había brindado recientemente buenos consejos sobre el uso de cables de acero. Habían declarado que "los tambores, poleas y poleas grandes son absolutamente necesarios para la larga vida útil de un cable". También sugirieron que "las cuerdas de los ascensores de pasajeros deberían cambiarse cada dos años". Curiosamente, los hijos de John A. Roebling afirmaron que "los mejores constructores de ascensores", aunque entendían la necesidad de tambores y poleas grandes, a menudo tenían restricciones de uso debido a las limitaciones de espacio de los áticos y salas de máquinas. Esto plantea preguntas intrigantes sobre las conversaciones entre arquitectos, ingenieros y constructores de ascensores sobre la integración de esta nueva tecnología en edificios nuevos y existentes.

Las preguntas sobre la seguridad y el uso adecuado del cable metálico se plantearon continuamente durante las décadas de 1880 y 1890 y, en parte, fueron finalmente respondidas por el desarrollo de un cable de acero para ascensor "estándar". Hazard Manufacturing Co. de Wilkes Barre, Pensilvania, se especializó en la fabricación de cables de acero y fue una de la media docena de empresas estadounidenses que fabricaron este nuevo producto. El número del 15 de septiembre de 1896 de Street Railway Review describía el contenido del nuevo catálogo de la empresa, al que se prestó “especial atención a. . . la fabricación de cables de ascensor estándar ". El cable de ascensor estándar estaba "compuesto por seis hebras, 19 alambres en cada hebra, o 114 alambres en la cuerda, las varias hebras colocadas firmemente alrededor de un centro de cáñamo, que forma un cojín y da elasticidad a la cuerda". El fundamento de su diseño se describió de la siguiente manera:

“De los 19 alambres en cada hebra, 12 son alambres exteriores o de desgaste y contienen el 60% de la resistencia total del cable; siete son cables internos o de tracción, nunca están sujetos a desgaste y contienen el 40% de la resistencia total del cable. Los alambres centrales forman una fuerza de reserva después de que los alambres externos se desgastan o rompen ".

El desarrollo del cable de ascensor estándar fue acompañado por el desarrollo de prácticas de uso estándar, que se resumieron en una publicación de 1902 sobre ascensores producida por las Escuelas Internacionales por Correspondencia (ICS). Este material se abordó bajo el título "Cuidado de cables, cables y guías" y proporciona información adicional sobre el uso de cables de ascensor. La presencia del cable central de cáñamo hizo que los cables de acero fueran "más flexibles y, por lo tanto, más duraderos, debido a las curvas cortas sobre poleas o poleas comparativamente pequeñas". El uso de cables de acero también requería un medio para asegurar su "conservación" en los huecos de los ascensores, una necesidad que se satisfacía con una lubricación adecuada:

“Para evitar la oxidación, el aceite de linaza crudo debe usarse y aplicarse con un trozo de piel de oveja. Los hijos de John A. Roebling recomiendan mezclar el aceite de linaza con partes iguales de marrón español o negro lámpara. Otis Elevator Co. recomienda una mezcla de siete partes de aceite de linaza y tres partes de aceite de alquitrán. Otro buen lubricante conservante se obtiene calentando y mezclando aceite de cilindro de pozo, grafito, sebo y alquitrán vegetal. Cuando las cuerdas, o cables, como se les llama con frecuencia en el trabajo de ascensores, se han empapado bien una vez, solo necesitan lubricación cada tres o cuatro meses ".

Sin embargo, también se señaló que "no se debe permitir que las cuerdas se ensucien y se pongan pegajosas". Dada la naturaleza de los lubricantes sugeridos, esta debe haber sido una perspectiva desafiante.

El autor de ICS también se refirió al reemplazo de cuerdas, señalando que "se debe prestar especial atención a las fijaciones". La recomendación principal fue "reproducir cuidadosamente la unión tal como fue hecha originalmente" por el fabricante del ascensor. Un grillete típico utilizado por Otis Elevator se describió a continuación (Figura 1):

“Consiste en una varilla partida, cuyas dos patas A, A están abombadas y provistas de narices en los extremos. Un collar B se monta a horcajadas sobre las piernas y finalmente se apoya en las narices. La cuerda se pasa a través del collar, se dobla sobre un dedal C y se vuelve a pasar a través del collar, después de lo cual se sujeta el extremo libre envolviéndolo con alambre. El extremo envuelto de la cuerda debe tener al menos 8 pulgadas de largo. Las superficies interiores de las patas A y la superficie exterior del dedal son cóncavas para adaptarse a la cuerda ".

Al sujetar la cuerda al tambor de enrollamiento, se recomendó que, cuando el automóvil estuviera en su posición más baja, la cuerda debería "rodear el tambor varias veces para reducir la tensión en el punto de sujeción".

Para 1900, el uso de cables de acero era una característica aceptada del panorama industrial, y el uso de cables de acero estándar para ascensores era un aspecto igualmente aceptado de la operación de ascensores. El catálogo de 1913 de American Steel & Wire Co. ilustró el uso generalizado de cables de acero y contenía una gran cantidad de información, que se presentó en un formato de libro de texto que incluía 10 capítulos, cuatro apéndices, un glosario y un índice. Dos capítulos se dedicaron a los precios de los diversos productos de la empresa, mientras que ocho capítulos se centraron en la ciencia y el uso del cable:

• Capítulo 1: Métodos e instalaciones estándar para probar cables de acero
• Capítulo 2: Materiales que componen el cable de acero y sus propiedades
• Capítulo 3: Tipos estándar de construcción de cables de acero
• Capítulo 4: Variedad de usos del cable metálico
• Capítulo 5: Teoría mecánica del cable metálico
• Capítulo 6: Sugerencias y consejos prácticos
• Capítulo 7: Instrucciones para pedir cables de acero
• Capítulo 8: Aplicaciones típicas del cable de acero en la práctica

Las secciones que abordaron los cables de los ascensores sirvieron como recordatorio de que los diferentes sistemas de ascensores requerían diferentes tipos de cables:

“Cuando pida cuerdas para ascensores, indique si se desea izar, contrapeso, mano, válvula o cuerda de seguridad, también si se desea un tendido a la derecha o a la izquierda. Las cuerdas que se utilizan para estos fines son diferentes y no son intercambiables ".

La diversidad de cables elevadores se reflejó en el diseño del cable de elevación estándar de American Steel & Wire, que se produjo en seis grados o resistencias: hierro, acero dulce, acero fundido al crisol, acero fundido al crisol extrafuerte, acero para arado y acero para arado de monitor. El cable de hierro estándar de la empresa se diseñó principalmente para su uso en cajas de ritmos y se "utilizó para izar elevadores donde la resistencia es suficiente" (Figura 2). También se describió como "empleado casi universalmente para cuerdas de contrapeso, excepto en elevadores de tracción". Su cable de elevación de acero dulce para elevadores fue diseñado “especialmente para ascensores de tracción en edificios altos donde, debido al arranque y parada rápidos habituales, se requiere un cable más fuerte y ligero”. Las cuerdas de transporte o de control (también llamadas cuerdas de timón o de mano) se diferenciaban de las cuerdas estándar en que estaban compuestas por seis hebras de 42 cables cada una, que estaban envueltas alrededor de siete núcleos de cáñamo (Figura 3).

Además de proporcionar información detallada sobre una amplia variedad de tipos de cables de acero, el catálogo también incluía dibujos esquemáticos que ilustraban su aplicación adecuada. Estos incluían 17 dibujos relacionados con ascensores que mostraban ascensores hidráulicos de émbolo directo, lateral y horizontal; ascensores eléctricos con engranajes y tracción; y elevadores eléctricos y de tornillo sinfín accionados por correa. El énfasis de los dibujos en la aplicación de cables de acero los convierte en un recurso único. Se representaron dos versiones de ascensores de émbolo directo, una con una cuerda de carga y otra con un controlador en el automóvil, y la presencia de dos dibujos de elevación para cada sistema permite una comprensión profunda de estos ascensores (Figura 4). Se proporcionó el mismo nivel de detalle para los elevadores hidráulicos de émbolo lateral (fabricados por Otis) y los sistemas hidráulicos de émbolo horizontal (Figuras 5 y 6). Los dibujos de ascensores eléctricos son de especial interés, porque, en 1913, representaban los sistemas más nuevos del mercado. La caja de ritmos eléctrica presentaba una interesante variedad de poleas para el carro y cuerdas de contrapeso, mientras que la máquina de engranajes helicoidales empleaba un tambor de enrollamiento ubicado cerca del punto medio del eje (Figuras 7 y 8). El dibujo del elevador de tracción ilustró efectivamente su simplicidad inherente y el potencial de este nuevo diseño (Figura 9).

La variedad de tipos de ascensores ilustrados en el catálogo de American Steel & Wire representaba la diversidad de sistemas de ascensores que prevalecían a principios del siglo XX, así como la importancia del cable de acero para su funcionamiento. La segunda parte de este artículo seguirá esta historia a lo largo de la década de 20, que abarca el desarrollo continuo del ascensor de tracción y la redacción de los primeros códigos de seguridad para ascensores.