Selezione e analisi dell'ascensore nel 1898, seconda parte

Uno sguardo a come William H. Bryan ha affrontato le domande alla riunione del dicembre 1898 del capitolo di New York dell'American Society of Mechanical Engineers

La prima parte di questo articolo ha trattato lo sviluppo delle specifiche per un sistema di ascensori richiesto in un "moderno edificio commerciale" di otto piani (ELEVATOR WORLD, agosto 2012). Questo argomento è stato un argomento principale in un documento intitolato "The Mechanical Plant of a Modern Commercial Building" presentato da William H. Bryan (1859-1910) alla riunione del dicembre 1898 del New York Chapter dell'American Society of Mechanical Engineers (ASME). La seconda parte affronterà la risposta dell'offerente, le modifiche alle specifiche, la selezione delle macchine e i test effettuati per determinare se il produttore avesse rispettato le "garanzie contrattuali". Le specifiche richiedevano otto ascensori (due passeggeri e sei merci) da posizionare lungo il perimetro dell'edificio. Gli ascensori passeggeri (numerati "1" e "2" nella planimetria) erano posizionati lungo la parete esterna sud-occidentale dell'edificio.

Bryan, che era stato uno dei principali ingegneri del progetto, ha osservato che di tutte le offerte ricevute per l'edificio, "la scelta del sistema di ascensori ha presentato le maggiori difficoltà". Ha anche riferito quello che è, forse, uno scenario familiare oggi: tutte le offerte per gli ascensori sono state viste come "prezzo eccessivo". La soluzione è stata quella di rivedere le specifiche e sollecitare nuove offerte. Le capacità degli ascensori sono state riviste nella tabella 1.

Tuttavia, i montacarichi dovevano essere progettati "per essere in grado di trasportare" i carichi originariamente specificati "a velocità ridotta". Agli offerenti è stato inoltre consentito di sostituire binari di legno al posto di binari di guida in acciaio, il costo massimo delle cabine passeggeri è stato ridotto da US $ 300 a US $ 200 e gli "indicatori" dovevano essere eliminati. Quest'ultima modifica serve a ricordare che un'ampia varietà di funzioni degli ascensori era considerata "opzionale" alla fine del XIX secolo.

La seconda tornata di gara ha seguito lo stesso formato della prima in quanto le offerte sono state sollecitate per i sistemi di ascensori a vapore, idraulici ed elettrici, un fatto che ha sottolineato la presenza di tecnologie concorrenti più vecchie (a vapore), attuali (idrauliche) e nuove (elettriche). Gli ingegneri, gli architetti ei clienti hanno scelto di accettare le offerte per il progetto dell'ascensore elettrico. Secondo Bryan, questa selezione è stata il risultato di una "indagine approfondita" che ha rivelato che questi ascensori sarebbero "più economici. . . a causa dei carichi leggeri solitamente trasportati”. Ha anche notato che questa selezione ha comportato "un certo risparmio sui costi iniziali" e una "disposizione molto più compatta nella sala macchine".

Il contratto è stato assegnato a Sprague Electric Elevator Co., che ha specificato il suo modello di tipo X38 per i due ascensori passeggeri e due dei montacarichi (macchine da 1500 libbre di capacità) e il suo modello di tipo Z per gli altri quattro montacarichi (1800 -lb.-capacità macchine). Entrambe erano macchine a tamburo dotate di ingranaggi a vite senza fine in tandem, con la differenza principale nell'uso del controllo del solenoide sulle macchine di tipo X38 e del controllo del motore pilota sulle macchine di tipo Z. Sprague Electric Elevator ha affermato che potrebbe fornire gli otto ascensori ad un costo di US $ 22,070 e il motore aggiuntivo richiesto, la dinamo e le "pertinenze" per ulteriori US $ 3,134; quindi, il costo totale è stato di US $ 25,204.

Dopo l'installazione dell'ascensore, Bryan ha supervisionato una serie di test che hanno cercato di "determinare se le garanzie contrattuali erano state soddisfatte". Un montacarichi di tipo X38 e un montacarichi di tipo Z sono stati sottoposti a test "esaustivi" e "dettagliati di capacità, velocità ed efficienza". I test hanno utilizzato quattro metodi. Per le varie prove di carico, il carico in movimento è stato ottenuto mediante pesatura. Tensione, velocità e corrente sono state misurate da "letture simultanee" prese a "2.5 s. intervalli", con la corrente "controllata da due strumenti, due osservatori che leggono indipendentemente". La "velocità di marcia" è stata calcolata "dividendo i giri dell'indotto per il rapporto noto tra la velocità dell'indotto e la velocità dell'auto". Infine, la “potenza consumata per viaggio” è stata ottenuta “tracciando le curve delle letture di corrente, il cui arco – moltiplicato per la tensione – dà i wattora per viaggio. Questo è stato ridotto a miglia di viaggio moltiplicando i wattora per viaggio per la frazione che un viaggio di andata e ritorno è di 1 miglio. Bryan ha utilizzato questi dati per produrre una tabella che indicava i kWh per mi auto. per vari carichi e velocità, e un grafico che ha tracciato i "dati osservati" della macchina di tipo X per tre condizioni di carico sia a bassa che ad alta velocità.

Un wattmetro posto sul quadro ha misurato la potenza elettrica consumata dall'impianto ascensore. I registri sono stati conservati per il periodo compreso tra il 12 luglio e il 27 luglio 1898 (138.5 ore di funzionamento). Durante questo periodo, la "potenza elettrica utilizzata dagli otto ascensori" era "1,920 kilowattora, o una potenza elettrica media all'ora di 18.6 cavalli per l'impianto, o 2.3 cavalli per ascensore". Per l'intero mese tra il 2 luglio e il 2 agosto (283.5 ore di funzionamento) la "potenza elettrica media era 19.2 o 2.4 per ascensore". È interessante notare che non sono state conservate registrazioni della distanza percorsa. Bryan ha affermato di poter stimare la distanza percorsa per il periodo tra il 12 e il 27 luglio come segue: ha ipotizzato un'efficienza media di 4 kW per miglio auto; quindi, 1,902 kWh divisi per quattro hanno prodotto una distanza di viaggio media di 480 miglia.

Bryan ha quindi stabilito che se ciascuno degli otto ascensori avesse effettuato un viaggio di andata e ritorno, la distanza totale percorsa sarebbe stata di 1,608 piedi, o 0.304 miglia. Bryan ha diviso la distanza media percorsa (480 miglia) per 0.304 per trovare il numero di viaggi di andata e ritorno che si sono verificati nelle 138.5 ore. di esercizio: 1,576 totali. Questo è stato ulteriormente suddiviso in 11.4 viaggi all'ora, pari a 5.25 minuti. per andata e ritorno. Bryan riteneva che questo tempo di viaggio stimato superasse le condizioni di lavoro normative. Notò che la distanza media di viaggio di andata e ritorno era di 201 piedi e che si poteva presumere che la velocità media fosse di 200 fpm; quindi, ha affermato che il viaggio medio di andata e ritorno potrebbe "essere stato fatto in circa un minuto". In questa stima, Bryan non ha tenuto conto del tempo associato all'apertura e alla chiusura delle porte dell'ascensore e del tempo impiegato per caricare e scaricare l'auto. Tuttavia, ha usato il suo tempo di viaggio stimato per determinare che gli ascensori "mediavano" circa il 20% del loro "tempo in movimento", invece del 30-50% che era stato "originariamente ipotizzato per il massimo servizio".

Bryan ha anche riferito che, quando installato per la prima volta, i "dispositivi di avviamento" del motore dell'ascensore erano "impostati a 2.5-3 secondi", il che ha portato la corrente di avviamento a superare la corrente di funzionamento di oltre il 50%, superando le specifiche. Tuttavia, l'ora di inizio della specifica presunta era stata fissata a 5 s.; quando i dispositivi di avviamento sono stati ripristinati a questo momento, ha riferito: "Questa condizione delle specifiche è stata praticamente soddisfatta". Per quanto riguarda questo particolare parametro, Bryan ha notato che ha avuto un impatto sia sul consumo di energia che sull'esperienza dei passeggeri:

"È una questione di giudizio, quindi, se gli inquilini preferiscono un avvio lento e facile e un impianto elettrico che funzioni senza intoppi, o un avvio rapido e di conseguenza una richiesta severa e improvvisa della dinamo e del motore".

Dopo la sua presentazione, i membri del Capitolo di New York dell'ASME si sono impegnati in una vivace sessione di domande e risposte. Il gruppo comprendeva Charles R. Pratt (co-inventore, con Frank J. Sprague, dell'ascensore elettrico a vite) e George H. Hill, un ingegnere impiegato dall'ascensore elettrico Sprague. Questa discussione, registrata e pubblicata con l'articolo di Bryan negli atti della società, era simile nel tono e nel contenuto a quella avvenuta a Elevcon USA 2012 (EW, agosto 2012). Ciò serve a ricordare che le indagini sul funzionamento e l'efficienza degli ascensori sono state un aspetto della progettazione, dell'applicazione e della valutazione del sistema per molto tempo.