El motor de aire caliente Sherrill-Roper

En este artículo de Historia, los lectores aprenden sobre el cambio del vapor a una nueva forma de generar calor.

En 1862, el inventor de Boston Sylvester H. Roper (1823-1896) recibió la primera de tres patentes para un motor impulsado por aire caliente. Roper, quien más tarde se hizo famoso como pionero en el desarrollo de automóviles y motocicletas a vapor, esencialmente eliminó el vapor del modelo del motor y lo reemplazó con aire caliente (Figura 1). Este tipo de motor, también conocido como "motor calórico", se desarrolló inicialmente a principios del siglo XIX, y el diseño de Roper se consideró una mejora significativa con respecto a los modelos anteriores:

“El motor es extremadamente simple. Puede considerarse como una máquina de vapor accionada por aire, con el horno dentro de la caldera... El aire entra en la cámara de calentamiento a través de dos conductos, uno por encima de la parrilla y otro por debajo; la mayor parte del aire que entra por encima de la rejilla. Esta disposición evita una explosión a través del fuego que llevaría cenizas y trozos de carbón sin quemar al cilindro”.^{[ 1 ]}

El motor se describió como más eficiente desde el punto de vista energético que los sistemas de vapor: "Se introduce una cantidad suficiente de carbón por la mañana para que dure hasta el mediodía, por lo que no es necesario detener el motor para alimentarlo con más frecuencia de la que los hombres deben detener para alimentarse". mismo propósito.”^{[ 1 ]} Una última ventaja crítica de este sistema también se citó en los primeros relatos de su diseño y operación: “Y por último, aunque de ninguna manera la menor consideración en estos tiempos difíciles, es el hecho de que las tarifas de los seguros no aumentan al usarlos en cualquier edificio.”^{[ 2 ]} Esta última ventaja a menudo se destacaba en artículos que describían el motor:

“Está absolutamente libre de todo peligro de explosión y más segura contra incendios que una estufa común. Al ser perfectamente seguro, está exento de las tarifas adicionales de seguro que cobran las compañías sobre motores de esta clase... Al comparar esta máquina con la máquina de vapor, se ven fácilmente sus características favorables. Consume menos combustible, mientras que el peligro de explosiones de calderas con la consiguiente pérdida de vidas y propiedades se elimina por completo”.^{[ 3 ]}

Para 1870, aproximadamente 1,000 motores de aire caliente Roper estaban en uso en todo el este de los EE. UU.

El motor satisfizo una necesidad crítica en la industria estadounidense. Su tamaño relativamente pequeño, diseño simple y facilidad de operación, que no requería que el propietario de la empresa contratara a un ingeniero o mecánico capacitado, significaba que muchas configuraciones que anteriormente dependían de la mano o de los caballos podían emplear un motor para impulsar su maquinaria. En muchos sentidos, su uso presagió la aplicación de motores eléctricos en las décadas de 1880 y 1890. Para 1870, su versatilidad estaba bien establecida y se describió como apropiado “para todos los propósitos donde se requiera poca fuerza motriz, a saber: accionamiento de imprentas, tornos, bombeo, aserrado, elevación, trituración de azúcar, transporte de maquinaria para la fabricación de calzado, transporte de burros”. bombas, usos de depósitos ferroviarios, fines domésticos y agrícolas; en fin, todo tipo de trabajos mecánicos, demasiado numerosos para mencionarlos.”^{[ 4 ]}

Crosby, Butterfield & Haven en Nueva York fueron los fabricantes originales, y en 1869 Roper estableció Roper Caloric Engine Company (también ubicada en Nueva York) para construir y comercializar su diseño.

A principios de la década de 1870, dos personas que se unieron a la nueva empresa aseguraron su éxito y, a fines de la década de 1870, ampliaron su uso para incluir ascensores. En 1872, el empresario de Nueva York Henry A. Sherrill comenzó a desempeñarse como tesorero de la empresa. Si bien supervisó con éxito los asuntos financieros de la empresa durante más de 15 años, su principal contribución a su éxito fue su decisión de contratar a su sobrino, Henry W. Sherrill (1853-1900). El Sherrill más joven, aunque nació en Wisconsin, había sido educado en Easthampton, Massachusetts, donde asistió al Seminario Williston (ahora la Escuela Williston Northampton), que ofrecía a sus estudiantes la opción de estudiar clásicos o ciencias. Dada su naturaleza inventiva, probablemente estudió ciencias. En 1878, presentó dos solicitudes de patente, una que se refería a un diseño de motor de aire caliente mejorado y otra que se refería a la aplicación del motor a los ascensores.^{[5, 6]} La patente del motor de aire caliente se asignó a Sherrill Roper Air Engine Company. El cambio de nombre de la empresa ilustró la mayor importancia de la familia Sherrill en la operación del negocio.

El número de enero de 1879 del “Maquinista estadounidense” incluía un artículo ilustrado que analizaba la aplicación del motor Sherrill-Roper a los sistemas de ascensores. El autor introdujo su tema describiendo el estado general de la industria del transporte vertical (VT):

“El uso casi universal de ascensores en almacenes, fábricas y edificios públicos ha dado lugar a una gran competencia en su diseño y construcción. Si bien se ha dirigido mucha habilidad al carro en sí, el funcionamiento económico y confiable de todo el aparato depende principalmente de la potencia que lo impulsa. En la mayoría de los casos, la energía es vapor, lo que requiere una caldera, un motor y un ingeniero calificado. Es cierto que no siempre se emplea el último, pero tanto la economía como la seguridad exigen que así sea. Ha sido una pregunta si alguna fuerza motriz, más barata, más segura y tan eficiente como el vapor no podría emplearse para los ascensores, especialmente donde se requiere poca energía”.^{[ 7 ]}

La respuesta a la pregunta planteada por el autor sobre un reemplazo adecuado para la máquina de vapor fue, por supuesto, la máquina de aire caliente Sherill-Roper.

Las ilustraciones del artículo incluían una imagen que representaba el motor de aire caliente conectado a través de una correa a una típica caja de ritmos de bobinado con engranajes montada en la parte superior cuya acción estaba controlada por una cuerda transportadora (Figura 2). El motor se caracterizó por “accionar un ascensor de seguridad” que estaba “provisto de guías y trinquetes de seguridad”.^{[ 7 ]} Esta descripción y el diseño general de la plataforma se parecían claramente a los sistemas fabricados por los hermanos Otis. Esta similitud fue posible gracias al hecho de que la patente original de Elisha Otis había expirado y su dispositivo de seguridad de trinquete y trinquete ahora estaba disponible para que lo usaran otros miembros de la industria de VT. También vale la pena señalar la ubicación de la cuerda del cargador en el grabado, ya que no atravesó la plataforma sino que se colocó junto a su borde. Por lo tanto, para agarrar la cuerda, el operador tenía que extender la mano fuera del área de la plataforma, lo que constituía un peligro operativo significativo (pero común). Además, la plataforma del ascensor atravesaba un hueco de ascensor abierto, que no empleaba escotillas de seguridad ni puertas en las aberturas del piso.

La patente del ascensor de Sherrill, titulada Mejora en Ascensor Combinado y Motor Operativo, también fechado a principios de 1879. El diseño representaba una de las primeras veces que el motor de elevación se ubicaba en la parte superior del eje (Figuras 3 y 4). El motor empleó una conexión por correa con el engranaje que controlaba el movimiento de la plataforma. La presencia de dos correas, una abierta y otra cruzada, permitía que el motor funcionara en una sola dirección, con el transportador de correas y el sistema de poleas unidos al engranaje de la plataforma determinando la dirección de operación (hacia arriba o hacia abajo). El diseño también presentaba una cuerda de elevación secundaria que permitía la operación manual. Se usó un embrague manual para cambiar del motor a la potencia manual (si era necesario). Curiosamente, el diseño no empleó un tambor de cuerda. El único cable que unía la cabina y el contrapeso pasaba sobre una polea grande, lo que dio como resultado que el sistema funcionara como un ascensor de tracción. Sin embargo, no hay evidencia de que se hayan construido ascensores siguiendo este intrigante diseño.

La prensa favorable que estaba recibiendo la empresa y las patentes de Sherrill pueden haber contribuido a su decisión en 1879 de centrarse casi por completo en la fabricación de ascensores, un cambio expresado explícitamente en su cotización contemporánea en el Directorio de la ciudad de Nueva York, donde se describieron a sí mismos como "fabricantes de motores de aire mejorados, ascensores y maquinaria de elevación".^{[ 8 ]} El número de agosto de 1882 del Fabricante y constructor presentó un artículo que incluía la primera ilustración de un motor Sherill-Roper conduciendo un elevador de pasajeros (Figura 5). La imagen siguió el formato que se encuentra en imágenes similares producidas para fabricantes rivales: una instalación en el sótano con una gran caja de ritmos sinuosa con hombres bien vestidos admirando la maquinaria, y una elegante cabina de ascensor detenida en el rellano del primer piso. Si bien el artículo informó que Sherrill-Roper había “proporcionado numerosos dispositivos para garantizar la seguridad en la operación de sus elevadores de pasajeros y carga y otra maquinaria de elevación”, no se proporcionaron detalles de sus dispositivos de seguridad.^{[ 9 ]}

Uno de los últimos artículos sobre la empresa apareció en 1883, en el que se describía una variedad de máquinas con engranajes montadas en altura “adecuadas para ser impulsadas por vapor, aire o manualmente”.^{[ 10 ]} Sin embargo, estas máquinas fueron descritas como fabricadas por una nueva empresa, Sherrill Elevator Works, que aparentemente se había establecido como una subsidiaria de Sherrill-Roper Air Engine Company. Curiosamente, esta referencia marcó no solo la primera, sino también la última mención de esta empresa. Además, en 1885, Sherrill-Roper parece haber cerrado y Henry W. Sherrill dejó la industria de VT para seguir una carrera en bienes raíces. Si bien el autor del artículo, sin saberlo, ofreció a los lectores un último vistazo de esta empresa, también proporcionó a los lectores una evaluación detallada de la importancia de esta tecnología emergente:

“El ascensor, en alguna de sus numerosas formas, ha demostrado tan plenamente su utilidad y capacidad de servicio como una máquina que ahorra trabajo, que se ha vuelto indispensable en todas partes, no solo para subir y bajar mercancías, sino también para su uso más reciente, pero no el último. servicio menos indispensable como transportador de pasajeros. Para este último servicio, de hecho, su introducción no solo ha aumentado enormemente en los últimos años, sino que puede decirse verdaderamente que ha dado lugar a un nuevo tipo de arquitectura, a saber, los edificios extremadamente altos e imponentes que forman un conjunto tan distintivo. característica de las porciones modernas de nuestras ciudades. Es seguro afirmar que sin el ascensor, para ahorrarle a la humanidad sufriente la temible tensión muscular que implica llegar a sus pisos superiores con los medios que la naturaleza ha proporcionado, los sólidos bloques de estructuras de seis, siete y ocho pisos que adornan los centros comerciales de la mayoría de nuestras ciudades americanas no existirían”.^{[ 10 ]}

Por lo tanto, tal vez no sea irrazonable identificar el motor de aire caliente de Sherrill-Roper, con su versatilidad, seguridad y facilidad de operación, como quien desempeñó un papel importante para ayudar a establecer el ascensor como una característica "indispensable" de la vida moderna. .

Referencias

[1] “Motor de aire mejorado”, Scientific American (3 de diciembre de 1864).

[2] “Motor de haz calórico de Roper”, Scientific American (14 de febrero de 1863).

[3] "The Roper Caloric Engine", Manufacturer and Builder (agosto de 1871).

[4] Anuncio del Roper Caloric Engine encontrado en: The Men who Advertise; Una cuenta de anunciantes exitosos, Nueva York: Nelson Chesman (1870).

[5] Henry W. Sherrill, Mejora de los motores de aire caliente, Patente de EE. UU. n.º 212,275 (1 de abril de 1879).

[6] Henry W. Sherrill, Mejora en el Ascensor Combinado y el Motor Operativo, Patente de EE. UU. No. 213,783 (11 de febrero de 1879).

[7] “Air Hoisting Power”, American Machinist (enero de 1879).

[8] Directorio de la ciudad de Nueva York de Trow para el año que finaliza el 1 de mayo de 1880, Nueva York: Trow City Directory Company (1879).

[9] "The Air Engine as Applied to Elevators", Manufacturer and Builder (agosto de 1882).

[10] “Maquinaria de elevación mejorada”, Fabricante y constructor (septiembre de 1883).

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