Aparatos de seguridad para ascensores: 1895 (Parte 2)

Una mirada al contenido del artículo de Umney sobre seguridad en ascensores

El 10 de junio de 1895, Herbert W. Umney (1870-1958) presentó a la Sociedad de Ingenieros un artículo ilustrado sobre la seguridad de los ascensores. El artículo de Umney (titulado “Aparatos de seguridad para ascensores”), el comentario de la audiencia sobre su contenido y la respuesta del autor, se publicaron en la Society of Engineers Transactions for the Year 1895.[1] La primera parte de esta investigación examinó el contexto histórico del artículo y la biografía del autor hasta 1895. Este artículo explorará el contenido del artículo. Si bien esta exploración no arrojó luz sobre la predilección del autor por la terminología estadounidense y su uso del término "ascensor" sobre su homólogo británico, sí reveló que abordó el tema de una manera decididamente académica.

Umney presentó su tema en forma de una historia abreviada de los sistemas de seguridad de los ascensores británicos. Comenzó analizando un problema asociado con la reciente aparición de sistemas de agua urbanos y complejos sistemas de plomería interior: el golpe de ariete:

“El primer punto débil de los ascensores hidráulicos, que es patente para todos, es el efecto del martillo que se produce cuando la máquina se para o se pone en marcha bruscamente. Este choque no se transmite de ninguna manera a la red eléctrica, ya que siempre se requiere que los consumidores (cuando el suministro ingresa a sus instalaciones) instalen una válvula que no solo actuará como llave de paso, sino también como válvula de contrapresión y retención, en para que cualquier fallo en el suministro eléctrico no afecte a la máquina hasta el punto de provocar su descenso. Esta válvula de cierre concentra así cualquier impacto en las tuberías del interior del edificio, que tienen que soportar todo aumento repentino de presión. Para aliviar esta tensión a la que estarían sometidas las tuberías, a veces se instalan válvulas de seguridad, aunque, el autor se aventura a pensar, no con suficiente frecuencia.»

Su sugerencia de que las válvulas de alivio no eran características estándar de los sistemas de elevación hidráulica habla, quizás, de la ausencia general de regulaciones relativas a estas instalaciones.

El primer dispositivo de seguridad abordado fue diseñado para su uso en la conexión entre las tuberías de suministro y descarga y el cilindro de elevación. Umney afirmó que los diafragmas “siempre están, o deberían estar, colocados en la articulación al lado del cilindro, para regular la velocidad del ascensor en su ascenso, y esto también evitará cualquier velocidad excesiva de la jaula al descender”. Sugirió que el tamaño del orificio o abertura del diafragma se determinaba mejor mediante una fórmula simple, que había sido “deducida de una más elaborada desarrollada por Henry Adams” (Profesor de Ingeniería en el City of London College):

En la fórmula, d y D representaban los diámetros respectivos del orificio del diafragma y del ariete en pulgadas, v era igual a la velocidad del ascensor en pies por segundo, m era igual a la potencia multiplicadora y P era igual a la presión del agua en libras por pulgada cuadrada.

En un sistema que empleaba un cilindro de equilibrio, el diafragma, para regular la velocidad de ascenso, se colocaba en el cilindro de potencia. Sin embargo, en caso de una falla en la conexión entre los cilindros de equilibrio y de potencia, “el peso total del ariete, la jaula y los pasajeros” actuaría para “forzar la salida del agua del cilindro (de elevación)”. [1] Esto El déficit se abordó mediante el desarrollo de “empuñaduras de ariete”. Umney describió e ilustró una empuñadura diseñada por Edward B. Ellington (1845-1914) (Figura 1):

“El cilindro de elevación R está abrazado por dos zapatas de freno AA que, mediante un sistema de palancas articuladas, están conectadas con el vástago B de un pistón C que trabaja en un pequeño cilindro hidráulico. La parte posterior del pistón en D se comunica con el agua a presión y la parte delantera en E con el cilindro de elevación. Si el cilindro de elevación explotara y el agua escapara de él con una velocidad suficiente para reducir la presión dentro de él hasta el punto de que el elevador descendiera más rápido que su velocidad normal, el exceso de presión en la parte posterior del pistón D (no relacionado con el cilindro de elevación) hará que el pistón se mueva hacia adelante en el cilindro de freno, y así hará que el freno acople el ariete”.

El seguro también se diseñó de manera que pudiera “controlarse manualmente desde la cabina del ascensor” y, por tanto, pudiera usarse como freno “para bloquear el ascensor en cualquier posición deseada”.

Se desconoce el origen preciso del siguiente dispositivo de seguridad discutido por Umney; informó que:

“Sin embargo, Sir Frederick Bramwell no consideró que las empuñaduras fueran lo suficientemente fiables para la seguridad de los pasajeros que viajaban en ascensores hidráulicos de acción directa equipados con balances de agua, por lo que exigió que se fabricara e instalara una válvula de freno… en los cuatro ascensores de St. .Bartholomew's Hospital para minimizar cualquier riesgo”.

Aunque Bramwell (1818-1903) fue un respetado ingeniero civil y mecánico, no está claro si diseñó la válvula de freno o si simplemente requirió su aplicación (se desconoce la identidad del fabricante del ascensor). La válvula se colocó “lo más cerca posible del cilindro de elevación” y se operó de la siguiente manera (Figura 2):

“En condiciones de trabajo normales, la presión en ambos lados de la válvula no varía más de 20 libras, de modo que un ligero resorte en espiral mantendrá la válvula abierta fácilmente. Si una tubería estalla, la presión en el lado superior de la válvula se alivia y la válvula se cierra, dejando solo un pequeño orificio por el que escapa el agua. Este orificio suele tener aproximadamente un cuarto de pulgada de diámetro, de modo que el cierre repentino de la válvula no provoca ningún impacto y el elevador puede descender gradualmente”.

Umney, después de haber discutido las preocupaciones asociadas con las "fallas de las tuberías", ahora dirigió su "atención al equipo instalado en las jaulas para detener su movimiento cuando fallan la cadena de transporte o las cuerdas".

Primero describió el diseño de "una de las disposiciones anteriores" de un dispositivo de seguridad "aplicado a una jaula de elevación de mercancías". El seguro se montó en la parte superior del automóvil y se conectó al cable de elevación de manera que, si el cable se rompía, dos juegos de levas dentadas sujetarían los hierros en T que funcionaban como rieles guía (Figura 3). Umney, sin embargo, informó que:

“Hoy en día casi nunca se fijan equipos de seguridad en la parte superior de las jaulas, porque entonces es necesario construir un marco mucho más pesado de lo que se necesitaría para soportar la carga, para que, bajo la tensión dinámica resultante de la detención del movimiento del ascensor por Con el equipo de seguridad, el fondo de la jaula debería caerse, como ocurrió en un caso que llegó directamente al conocimiento del autor”.

Hasta el momento, el accidente al que hace referencia Umney no ha sido identificado. El cambio en la ubicación de los dispositivos de seguridad desde la parte superior hacia los lados o la parte inferior del automóvil o jaula fue paralelo a los acontecimientos en los EE. UU. El primer ejemplo ilustrado por Umney mostraba cuñas dentadas que se sujetaban a los lados de los rieles guía de madera (Figura 4).

Umney asoció la siguiente fase del desarrollo de la seguridad con la introducción de cables de acero: “Con las mejoras en la fabricación de cables de acero, la cadena de elevación dio lugar a un cable y el cable simple, en el caso de un ascensor de pasajeros, a dos o cuatro cables. Este número mayor es ahora el más común”. Después de una breve discusión sobre las características de los cables de acero y los tamaños adecuados de las poleas, pasó a “la clase de dispositivos de seguridad adoptados por primera vez con la introducción de cuatro cables metálicos para elevar la carga”. El funcionamiento de uno de los primeros ejemplos de este tipo se describió a continuación (Figura 5):

“Se baja un par de cuerdas a cada lado de la jaula y cada una se lleva al marco en la parte inferior en lados opuestos de los corredores. Cada cuerda está unida a un cáncamo que pasa a través de un eje guía en el marco, de modo que toda la tensión de levantar la carga se transfiere al fondo de la jaula. Estos cáncamos giran sobre el eje y pasan a través de un soporte guía, entre el cual una tuerca comprime un resorte hasta tal punto que si una cuerda se rompe y se alivia la tensión en la cabeza del perno, entonces el resorte fuerza al perno hacia abajo. actuar sobre una leva, que al mismo tiempo, al accionar, pone en juego a las demás. Sin embargo, existe una fuerza limitadora para este resorte, de modo que el engranaje no pueda entrar en acción cuando la jaula vacía desciende. Por lo tanto, un engranaje de este tipo tiene una objeción: su eficacia depende de la fuerza del resorte”.

Según Umney, los fabricantes de ascensores desarrollaron rápidamente diseños que abordaron la “objeción” mencionada anteriormente. Ilustró diseños mejorados de Waygood, Otis y Smith & Stevens, y solo describió completamente el funcionamiento de este último sistema (Figura 6):

“Las cuerdas AA están divididas como en el engranaje de resorte, y cada una está sujeta al brazo horizontal de una de las dos palancas acodadas BB. Los otros extremos de las manivelas están conectados entre sí mediante una barra C, de modo que el movimiento de uno se transmite al otro simultáneamente y la tracción de las cuerdas se equilibra. Debajo de la jaula pasan dos ejes EE de lado a lado, y en cada extremo se fijan levas dentadas FF que no tocan la corredera G cuando el ascensor está en marcha. Las levas y la barra de acoplamiento tienen orejetas salientes que se acoplan entre sí, de modo que cualquier movimiento de las manivelas empuja una u otra leva hacia adelante, y estando las cuatro levas acopladas entre sí por los ejes EE, la acción de cualquiera de ellas se transmite inmediatamente. , de modo que cada guía de corredera quede sujeta por ambos lados. Con este engranaje, todo el peso de la jaula, etc., pone en acción las empuñaduras y los pasadores del cigüeñal soportan toda la carga. Si los brazos de la manivela en este engranaje de equilibrio son iguales, la eficiencia comparativa de este con la disposición anterior dependería de los carriles relativos ejercidos por la cuerda restante R y por el resorte respectivamente contra la fricción de la leva. lo cual se supone que es el mismo en cada caso”.

Umney, sin embargo, también señaló que estos dispositivos de seguridad no pueden "considerarse absolutamente perfectos, ya que se ha registrado un caso único en el que las cuatro cuerdas se rompieron absolutamente en el mismo momento". (Desafortunadamente, no se proporcionaron detalles sobre este accidente “único”). La solución fue agregar una quinta cuerda, “no para transportar ninguna carga, sino para poner el mecanismo en acción en caso” de un accidente que involucrara a los cuatro cables de elevación. . El uso más eficaz de una quinta o cuerda loca era cuando “pasaba por encima de un limitador, ya que accionaría los paracaídas cuando la velocidad del ascensor fuera excesiva en su descenso, así como actuaría en casos de emergencia. cuando fallaron las cuatro cuerdas”. Umney ilustró tres diseños de gobernador, incluido uno de A. & P. ​​Steven (Glasgow) (Figura 7). Sin embargo, informó que, debido a que “los gobernadores son sin duda costosos si se los designa adecuadamente”, lamentablemente no gozaban de “gran favor”.

Umney también describió un seguro diseñado por Edward William Sant (1848-1919) que empleaba una quinta cuerda que “pasaba sobre una polea en la parte superior del elevador”, con un extremo unido a la leva o cuña de seguridad mediante un resorte ajustable y el otro el otro extremo está unido a "un pequeño contrapeso suficiente para mantener la tensión en la cuerda". Si la velocidad de descenso del automóvil excede "una cierta velocidad (regulada por el resorte), la inercia del peso provocará una extensión del resorte y, por lo tanto, pondrá en acción el engranaje". Umney afirmó que había probado esta seguridad y que había obtenido “resultados notablemente buenos”. También señaló que encontraba interesante la “consideración teórica de la eficiencia de este engranaje, como ejemplo de la adaptación más simple de los principios elementales de la mecánica”. Este interés lo llevó a una breve (y llena de fórmulas) aparte en la que exploró la relación entre la velocidad de la jaula y la extensión requerida del resorte necesaria para activar el dispositivo. La última seguridad discutida fue una versión anterior del diseño de Sant que había sido desarrollado por el inventor estadounidense Albert C. Ellithorpe en 1881. En este esquema, la cuerda-tensión-peso viajaba en un tubo de manera que “no solo la inercia del peso, pero el aire comprimido en el tubo actuó en conjunto para detener el movimiento del peso y poner el engranaje en juego”.

Umney concluyó su artículo señalando: “Se debe gran crédito a los fabricantes de ascensores por el hecho de que los accidentes de ascensores sean tan pocos y espaciados, ya que se calcula que no menos de noventa millones de personas son transportadas anualmente en ascensores de pasajeros en Londres. solo." Si bien su estimación del número de pasajeros de ascensores de Londres por año puede ser algo sospechosa, su entusiasta apoyo al empleo de sistemas de seguridad en los ascensores es incuestionable. La conclusión de esta serie examinará la reacción y los comentarios de la audiencia sobre su artículo y la respuesta de Umney.

Referencias

[1] Herbert W. Umney, “Aparatos de seguridad para ascensores”, Transacciones de la Sociedad de Ingenieros para el año 1895 (1896). Nota: todas las citas provienen de esta fuente.