Ascensores hidráulicos en Europa y EE. UU.

En este artículo de Historia, aprendemos que la tecnología VT fue una historia internacional desde el principio.

La historia de la tecnología de transporte vertical (VT) ha sido, desde el principio, una historia internacional. A lo largo del siglo XIX, los ingenieros, inventores y fabricantes de Europa y EE. UU. Conocían las actividades de los demás a través de artículos publicados en revistas técnicas, el registro de patentes y los viajes. Sin embargo, aunque no era inusual que la prensa técnica de un país informara sobre un evento que ocurrió fuera de sus fronteras, los estudios internacionales comparativos fueron raros. Uno de los primeros estudios de este tipo se publicó en 19. Die Hebezeuge (polipastos), por el ingeniero alemán Adolf Ernst (1845-1907), contenía un amplio examen de grúas, elevadores industriales, montacargas de carga y elevadores de pasajeros en Alemania, Francia, Inglaterra y los Estados Unidos. Este examen abordó una amplia gama de tecnologías de ascensores, incluidos los sistemas hidráulicos, y constituye una lente intrigante a través de la cual mirar el pasado.

El interés de Ernst en este tema se desarrolló temprano en su carrera. Después de graduarse de la escuela secundaria en 1863, en lugar de perseguir su interés en la ingeniería mecánica en la universidad, ingresó a la fuerza laboral y tomó un puesto en Weber Maschinenfabrik en Berlín. Después de un año y medio de trabajo, decidió continuar su educación en una escuela de comercio local, la Berlin Gewerbeinstitut, que brindaba capacitación a especialistas en manufactura. Su educación fue interrumpida en 1866 por el servicio militar durante la Guerra Austro-Prusiana. En 1868 se incorporó a E. Becker Maschinenfabrik en Berlín. Eduard Becker (1832-1913) también había trabajado en Weber Maschinenfabrik. Se fue en 1866 para establecer su propia empresa, que rápidamente se estableció como un fabricante líder de elevadores de carga y elevadores industriales. Esta fue la introducción formal de Ernst al mundo de la FP. Sin embargo, si bien esta experiencia tuvo un impacto significativo en el joven ingeniero, se fue después de solo un año para viajar a Inglaterra, donde planeaba trabajar y mejorar sus habilidades lingüísticas. Mientras estuvo allí, trabajó para dos empresas asociadas con la industria ferroviaria.

En 1870, la muerte de su madre obligó a regresar a Alemania. Allí se incorporó a la Maschinenfabrik von L. Schwartzkopff de Berlín, especializada en la construcción de locomotoras. Sin embargo, el estallido de la guerra franco-prusiana a mediados de 1870 lo recordó al servicio militar. Ernst fue herido dos veces durante la guerra, y su segunda herida resultó en una condición de salud de por vida que requirió atención constante. Durante su prolongada convalecencia inicial, regresó a la escuela, una vez más cursando estudios en el Gewerbeinstitut de Berlín. Mientras estaba allí, se encontró con el profesor Hermann Wiebe, quien lo animó a seguir un estudio de ascensores, lo que llevó a Ernst a escribir un análisis crítico del desarrollo de los polipastos de 1855 a 1875. Completó sus estudios en 1876 y ocupó un puesto en la facultad de la Halberstadt Gewerbeschule como profesora de ingeniería mecánica. Una vez que se instaló en su nuevo puesto, comenzó a trabajar en Muere Hebezeuge. Su esperanza (y objetivo) era utilizar el libro como un medio para promover su carrera. De hecho, el éxito del libro fue tal que en 1884 le ofrecieron un puesto en la Technische Hochschule (Technical College) de Stuttgart.

Muere Hebezeuge es un libro intrigante. Si bien era más conocido por su título abreviado, el título completo, Teoría y crítica de la construcción de polipastos (Die Hebezeuge Theorie und Kritik Ausgeführter Konstruktionen), habla de su metodología analítica. Su enfoque también fue práctico. En el avance del libro, agradeció solo a dos personas por su nombre: Hermann Wiebe y su "maestro en la práctica, el Sr. E. Becker en Berlín".^{[ 1 ]} Este enfoque basado en la práctica fue evidente en el subtítulo del libro: Un manual para ingenieros y arquitectos y una guía de autoaprendizaje para estudiantesy en las numerosas fórmulas matemáticas que se proporcionaron para explicar la lógica detrás del funcionamiento mecánico de los sistemas y componentes de los ascensores. El enfoque de Ernst también fue académico. El uso de notas a pie de página demostró la naturaleza académica de su investigación y permitió a los lectores buscar información adicional. Por último, el libro estaba ricamente ilustrado. El texto principal incluía 306 ilustraciones y el atlas adjunto incluía 46 páginas desplegables llenas de aproximadamente 400 dibujos.

El contenido de los ascensores hidráulicos se dividió en dos secciones: sistemas de acción directa e indirecta (el primero se basó en un émbolo para mover el automóvil, mientras que el segundo empleó cuerdas). Ernst presentó este tema con la observación de que los sistemas directos suelen ser más seguros que los sistemas indirectos. Los sistemas de acción directa también se describieron como la opción principal para los ascensores de pasajeros, y los elevadores de carga solo utilizan sistemas de acción directa cuando las alturas de elevación eran moderadas o las cargas eran significativas. Esta observación fue decididamente eurocéntrica, ya que ignoró la amplia presencia de ascensores de pasajeros estadounidenses a vapor y el sistema de pasajeros de acción indirecta de William E. Hale.

Su análisis de los sistemas de acción directa comenzó con una breve descripción del trabajo pionero del ingeniero francés Félix Léon Edoux (1827-1910). Ernst reconoció que "los ascensores de pasajeros simples y de acción directa solo se dieron a conocer en círculos más amplios del continente a través del ascensor instalado por Edoux para la Exposición Mundial de París de 1867".^{[ 1 ]} Si bien este evento dio lugar a que este tipo de ascensor a menudo se describiera como empleando el Sistema Edoux, Ernst también señaló que los ascensores de acción directa se habían utilizado en los grandes hoteles ingleses antes de 1867. Su ejemplo de un ascensor que emplea el Sistema Edoux No era, quizás sorprendentemente, francés, sino alemán: describió un ascensor de pasajeros diseñado en 1880 por Emil Blum, director de la Anhaltischen Maschinenbau Aktien Gesellschaft en Berlín. El automóvil estaba conectado a un émbolo directo cuyo movimiento estaba controlado por una cuerda de transporte unida a una válvula operativa en la base del eje (Figura 1).

Ernst se refirió a la válvula operativa como un "controlador de pistón equilibrado" y afirmó que el diseño se originó en la empresa estadounidense Lane and Bodley.^{[ 1 ]} Una fuente probable de la conciencia de Blum sobre la válvula Lane y Bodley fue el extenso informe del ingeniero austríaco Alois Riedler sobre los ascensores exhibidos en la Exposición del Centenario de los Estados Unidos (Ernst también citó este informe en sus notas a pie de página).^{[ 2 ]} Una comparación de las dos válvulas revela una clara similitud en el diseño (Figura 2). El diseño de Blum también empleó contrapesos de hierro fundido para compensar el "peso muerto del émbolo" (Figura 3).^{[ 1 ]} Se unieron dos contrapesos al automóvil mediante cadenas, cuyo peso incluyó Blum (a medida que pasaban de un lado a otro sobre las poleas) en la fórmula que determinaba el tamaño del contrapeso. Un aspecto del sistema que solo se menciona brevemente en el texto, pero que fue objeto de cuatro dibujos, fueron los rieles de guía y las guías de rodillos del carro. Los rieles de guía de metal en forma de T se unieron a postes de madera incrustados en las paredes de mampostería del eje, y las guías de rodillo abrazaron ambos lados de los rieles (Figura 4).

Ernst reconoció que un aspecto crítico del diseño de los sistemas de acción directa que empleaban contrapesos era garantizar una fuerte conexión entre el émbolo y el automóvil. Hizo referencia a un accidente de 1878 en un elevador hidráulico en el Grand Hotel de París, donde el automóvil se desprendió del pistón, los contrapesos lo llevaron hacia arriba, se estrelló contra la parte superior del pozo y luego cayó al fondo, matando a todos a bordo. Si bien afirmó que estos ascensores, cuando estaban bien diseñados, eran seguros, señaló que un sistema de acción directa inventado por los ingenieros franceses Emile Heurtebise y Ferdinando Tommasi eliminó este problema porque no dependía de un contrapeso. Su diseño utilizó un cilindro de compensación para equilibrar el peso del automóvil y el émbolo. Ernst también comentó sobre la rápida adopción de este sistema en toda Francia: el ascensor fue patentado en 1879, y en 1881 había “treinta en París, siete en Niza y varios en Montecarlo, Cannes, Lyon, Luchon, Angers, Barcelona, Etc. "^{[ 1 ]} Curiosamente, no habló de una instalación real. Su descripción y las ilustraciones adjuntas abordaron la máquina de manera general (Figura 5).

Su discusión sobre los elevadores hidráulicos de acción indirecta comenzó con una advertencia contundente. Estas máquinas solo eran opciones viables si el usuario (o diseñador) estaba dispuesto a "prescindir" de "la seguridad que ofrece el apoyo directo del coche por el émbolo".^{[ 1 ]} Las principales ventajas de los sistemas de acción indirecta incluían un menor costo (sin perforación ni instalación en el suelo) y flexibilidad de diseño porque el cilindro hidráulico se podía "colocar en cualquier posición deseada".^{[ 1 ]} Las decisiones críticas de diseño se referían al número de poleas y la naturaleza del sistema de cableado. Ernst describió e ilustró por primera vez una de las primeras y más simples máquinas de acción indirecta, diseñada por el ingeniero austriaco Anton Freissler (1838-1916) para su uso y exhibición en la Exposición Mundial de Viena de 1873. El sistema empleó un cilindro hidráulico delgado ubicado inmediatamente adyacente al eje. El émbolo estaba conectado a una cuerda de elevación que pasaba por una sola polea. El automóvil también estaba equipado con un cierre de seguridad en caso de que la cuerda fallara (Figura 6).

El elevador hidráulico con cuerdas de William E. Hale se discutió como una alternativa estadounidense y como una versión mejorada del diseño de Freissler (Figura 7). Las principales ventajas fueron el cilindro hidráulico cerrado y la presencia de un contrapeso ubicado en la parte superior del émbolo. Estas características compensaron el peso del automóvil y ayudaron a evitar la pérdida de potencia a medida que el automóvil ascendía y descendía. Curiosamente, debido a que aparentemente se basó principalmente en el informe de Riedler para obtener información sobre los diseños estadounidenses, Ernst no sabía que en 1880 el ascensor de Hale se comercializaba (y era más conocido) como el ascensor hidráulico estándar de Otis.

Ernst continuó su discusión sobre los sistemas de acción indirecta con un breve examen de un ascensor diseñado por F. Witte en 1874 para el edificio Reichspost en Berlín. El elevador empleó un cilindro hidráulico vertical corto y dos juegos de poleas (Figura 8). Concluyó su discusión sobre los sistemas de acción indirecta con una presentación comparativa de dos máquinas horizontales. Ernst habló por primera vez sobre el motor de ascensor hidráulico horizontal de Lane & Bodley. Una vez más, su fuente principal fue Riedler, que había descrito e ilustrado una máquina que presentaba un juego de poleas desmontables que se podían emplear cuando se necesitaba una potencia de elevación adicional (Figura 9). Ernst afirmó que esta idea había sido desarrollada por dos ingenieros ingleses, Bryan Johnson y Edward B. Ellington, en su diseño de un polipasto de carga hidráulico vertical.^{[ 3 ]} Ernst elogió la "explotación estadounidense de la patente inglesa" y afirmó que el diseño de Lane & Bodley era "preferido en la medida en que los rodillos desconectados por la multiplicación de la carrera están completamente quietos y no aumentan inútilmente la resistencia de la cuerda" como Ocurrió en el diseño inglés.

El segundo ejemplo de una máquina horizontal de acción indirecta fue un ascensor alemán que, según Ernst, se basó en el diseño de Lane & Bodley. La máquina había sido diseñada por Blum y construida por Anhaltischen Maschinenbau Aktien Gesellschaft para servir como montacargas en el hotel ferroviario de Berlín. Ernst también informó que este sistema empleaba una versión del "tambor de seguridad con regulador centrífugo introducido por Otis Brothers en Nueva York para su uso en ascensores de vapor".^{[ 1 ]} Los cables conectados al motor hidráulico impulsaban el movimiento del tambor de seguridad, que llevaba dos cables de elevación. Desafortunadamente, Ernst no ilustró el sistema completo; sin embargo, proporcionó un dibujo de la versión de Blum del tambor de seguridad Otis (Figura 10). Ernst también ofreció una valoración de esta seguridad, señalando que si bien el sistema "evita que se exceda la velocidad de descenso normal ... No hace falta decir que el engorroso dispositivo de freno centrífugo Otis puede ser reemplazado con ventaja por los reguladores de freno centrífugo más nuevos, mejorados y simplificados ”Diseñado por Bernhard Stauffer y Eduard Becker.^{[1, 4]} Ambos diseños alemanes se basaron en un movimiento centrífugo para propulsar las zapatas de freno contra la superficie interior de una carcasa circular. El seguro Becker estaba acoplado a la plataforma de elevación y su velocidad de rotación estaba gobernada por un piñón que engranaba con una cremallera vertical que extendía la altura del eje (Figura 11).

El análisis comparativo y crítico de Ernst de los elevadores hidráulicos es coherente con el enfoque que empleó a lo largo de Muere Hebezeuge. Un proyecto futuro implica un examen de la precisión de sus críticas y afirmaciones sobre los supuestos atributos y limitaciones de varios sistemas. Un esfuerzo relacionado implica un análisis de las numerosas fórmulas que se encuentran a lo largo del libro. Investigaciones multinacionales como esta fueron inusuales, y su existencia sirve como un recordatorio de la capacidad de los ingenieros del siglo XIX para mantener la comprensión y la conciencia de los eventos fuera de su entorno inmediato. Si bien la velocidad con la que viajaba la información a fines del siglo XIX era mucho más lenta que en la actualidad, viajaba y estaba fácilmente disponible para aquellos que estaban dispuestos a buscarla.

Referencias

[1] Adolf Ernst, Die Hebezeuge Theorie und Kritik Ausgeführter Konstruktionen, Berlín: Verlag von Julis Springer (1883).
[2] Alois Riedler, Personen- und Lastenaufzüge und Fördermaschinen, Viena: Commission-Verlag von Faesy & Frick (1877)
[3] Bryan Johnson y Edward B. Ellington, Grúas Hidráulicas, Patente de Gran Bretaña Nº 3,409 (15 de febrero de 1870).
[4] Bernhard Stauffer, Regulator an Aufzügen, Patente alemana No. 2,798 (17 de febrero de 1878) y Eduard Becker, Neuerungen an Centrifugalbremsen, Patente alemana No. 7,205 (6 de abril de 1879).