Motores de elevador de vapor

Examinando los primeros motores de vapor y su evolución

Tal vez no haya nada tan antitético para nuestra concepción del motor de ascensor eléctrico moderno como el motor de vapor del siglo XIX. El ojo (y el oído) de nuestra mente imagina el vapor siseando, los pistones haciendo ruido y el aceite goteando mientras una máquina de vapor, ubicada en una sala de máquinas sucia y abarrotada, impulsa un enorme tambor de bobinado. El ruido imaginado y la complejidad mecánica del motor parecen hablar de los orígenes lejanos del ascensor moderno. Sin embargo, a lo largo del siglo XIX, los elevadores de vapor se fabricaron continuamente, ya que se los percibía constantemente como alternativas efectivas y competitivas a los motores de elevadores hidráulicos y eléctricos. De hecho, los motores de los elevadores de vapor no empezaron a perder su popularidad hasta la segunda década del siglo XX. Si bien este tipo de motor puede haber carecido de la elegancia de diseño del motor de ascensor moderno, esta breve historia revelará que estas máquinas tenían su propia belleza y encanto especiales.

John Jallings, en su conocido libro Ascensores: un tratado práctico sobre el desarrollo y diseño de ascensores manuales, de correa, de vapor, hidráulicos y eléctricos (primera edición 1915, edición revisada 1918 y republicada por Elevator World, Inc. en 1995), proporcionó una breve historia del ascensor a vapor que incluía un dibujo y una descripción del “primer” motor de ascensor a vapor. Según Jallings, el motor y el tambor de bobinado se montaron en plataformas separadas. La máquina de vapor era un motor de dos cilindros vertical y reversible, y el tambor de bobinado era accionado por un engranaje helicoidal. El motor y el tambor estaban unidos a través de una correa de cuero que conectaba una polea de 3 pies de diámetro en el cigüeñal del motor a una polea de 16 pulgadas de diámetro unida al engranaje del tambor de bobinado.

Jallings señaló que estos primeros motores "ocupaban un espacio considerable en el piso" y, "No pasó mucho tiempo antes de que se hicieran esfuerzos para diseñar una máquina más compacta". Una de las primeras imágenes conocidas de una "máquina compacta" fue el motor de elevación de vapor de 1865 de Otis Brothers. Este motor empleaba una conexión de engranaje directo al tambor de enrollamiento y presentaba una nueva parada de seguridad automática vinculada al tambor de enrollamiento: después de un número determinado de revoluciones, una palanca cerraría automáticamente el acelerador y aplicaría el freno, evitando así que el automóvil se moviera. demasiado arriba o abajo de un eje. El tambor de enrollamiento también estaba "encerrado en una caja circular para proteger el cable y los engranajes de la suciedad y de la interferencia de cualquier sustancia dura que pudiera causar alteraciones de los movimientos adecuados". Es interesante notar que el motor se representó descansando sobre una base de ladrillo elevada y que el diseño de la base incluía un depósito a nivel del piso ubicado debajo de los pistones, que, quizás, estaba destinado a atrapar el exceso de agua o aceite. Además de las máquinas compactas de engranajes directos, Otis también fabricó máquinas de vapor compactas accionadas por correa. El último diseño combinó eficazmente los componentes del primer ascensor de Jallings en una sola plataforma.

Crane Brothers Manufacturing Co. en Chicago comenzó a construir motores de elevadores de vapor a fines de la década de 1860 y, a principios de la década de 1880, fabricaba motores de transmisión directa y de transmisión por correa. La máquina accionada por correa de Crane fue diseñada para su uso en elevadores de carga, y su máquina de engranaje helicoidal directo fue diseñada para ascensores de pasajeros. Este último se anunció en 1880 de la siguiente manera:

“Hasta ahora, para el servicio de pasajeros, ningún elevador de vapor ha podido competir con el elevador hidráulico en velocidad y suavidad de movimiento. Cuando diseñamos este nuevo elevador de pasajeros a vapor, logramos producir una máquina que, si bien tiene todas las ventajas propias del vapor, satisface plenamente las demandas de la época, en términos de velocidad y suavidad de funcionamiento ”.

A mediados de la década de 1890, Crane modernizó y rediseñó ambos tipos de motores. La complejidad de la máquina de vapor de engranajes directos de la compañía se reveló en su catálogo de 1897, que incluía un dibujo de la máquina con las 63 piezas cuidadosamente etiquetadas.

Otros fabricantes de motores de vapor del siglo XIX fueron Moore y Wyman Elevator and Machine Works y Whittier Machine Co., ambos en Boston. A diferencia de la cuidadosa distinción de Crane entre motores de engranajes directos para uso de pasajeros y motores de transmisión por correa para uso de carga, Moore y Wyman construyeron máquinas de transmisión por correa que, según afirmaron, eran adecuadas para elevadores de pasajeros o de carga. El sistema de pasajeros de Moore y Wyman incluía una máquina de vapor y un tambor de bobinado o "máquina de elevación" colocados en bandejas de cama de hierro fundido independientes y conectados mediante un cinturón de cuero. Este arreglo recordó el diseño temprano de la máquina de vapor de Jallings; sin embargo, Moore y Wyman afirmaron que su sistema estaba "así arreglado" porque esto permitía que el tambor de bobinado "se ubicara a cualquier distancia del motor". Aunque esta característica implicaba flexibilidad en la ubicación del motor, el fabricante reconoció que el motor estaba "generalmente colocado cerca del hueco del ascensor".

A principios de la década de 1880, Whittier Machine Co. fabricaba una variedad de máquinas accionadas por correa. Un buen ejemplo fue su “No. 6 máquina de elevación de vapor de doble tornillo ”, que presentaba el sistema de engranaje helicoidal doble patentado por la compañía y estaba disponible en una variedad de configuraciones. Las configuraciones se basaron primero en el tamaño del motor, con opciones que incluían motores de vapor verticales de 7 x 8 pulgadas, 8 x 10 pulgadas y 10 x 10 pulgadas, todos los cuales operaban a 80 libras de vapor y a 250 rpm. Cada tamaño de motor se puede aplicar a tres engranajes helicoidales diferentes con pasos de rosca de 1.5, 2 o 3 pulgadas; cada engranaje helicoidal era aplicable a cuatro tamaños diferentes de tambor de bobinado con diámetros de 30, 36, 48 o 56 pulgadas. Por lo tanto, el motor No. 6 de Whittier estaba disponible en 36 configuraciones diferentes, lo que permitía una amplia gama de capacidades de elevación (2000-14,100 lb.) y velocidades de funcionamiento (78-280 fpm).

Un último tipo de motor de vapor que debe mencionarse ilustra el intento de aplicar esta tecnología al motor de ascensor de tracción que estaba emergiendo como el tipo dominante a principios del siglo XX. En su catálogo de 1900, HJ Reedy Co. de Cincinnati ilustró sus motores de tracción de vapor verticales y horizontales. Afirmó que este último podría funcionar a una velocidad que varía "desde 1910 fpm hasta 5 fpm". Desafortunadamente, aparte de dos dibujos del catálogo, no se proporcionó ninguna otra información sobre estas máquinas.

El optimismo de Reedy sobre el uso continuo de la energía del vapor para impulsar los motores de los ascensores estaba, por supuesto, fuera de lugar. Ocho años después, John Jallings observó, no sin una suave crítica a la tecnología emergente:

“La introducción del elevador eléctrico y su operación y mantenimiento económicos eliminaron gradualmente el elevador de vapor, y hoy en día casi no se encuentra. Pero el hecho es que en su día fue una máquina muy eficiente y más duradera que la eléctrica, cuyas partes eléctricas se deterioran rápidamente ”.