Motores de elevador movidos a vapor

Analisando as primeiras máquinas a vapor e sua evolução.

Talvez não haja nada tão antitético à nossa concepção do moderno motor de elevador elétrico quanto a máquina a vapor do século XIX. Nossa imaginação (e audição) nos fazem pensar no vapor sibilando, nos pistões rangendo e no óleo pingando enquanto uma máquina a vapor, localizada em uma sala de máquinas suja e apertada, aciona um enorme tambor de enrolamento. O ruído imaginado e a complexidade mecânica da máquina parecem evocar as origens remotas do elevador moderno. Contudo, ao longo do século XIX, elevadores movidos a vapor foram continuamente fabricados, pois eram consistentemente percebidos como alternativas eficazes e competitivas aos motores hidráulicos e elétricos. De fato, os motores a vapor para elevadores só começaram a perder popularidade na segunda década do século XX. Embora esse tipo de motor possa não ter a elegância de design do motor de elevador moderno, esta breve história revelará que essas máquinas possuíam sua própria beleza e charme especiais.

John Jallings, em seu conhecido livro Elevadores: Um Tratado Prático sobre o Desenvolvimento e Projeto de Elevadores Manuais, de Correia, a Vapor, Hidráulicos e Elétricos (primeira edição de 1915, edição revisada de 1918 e republicada por Elevator WorldEm 1995, a Jallings Inc. apresentou um breve histórico do elevador a vapor, incluindo um desenho e a descrição do "primeiro" motor de elevador a vapor. Segundo Jallings, o motor e o tambor de enrolamento eram montados em plataformas separadas. O motor a vapor era um motor vertical reversível de dois cilindros, e o tambor de enrolamento era acionado por uma engrenagem sem-fim. O motor e o tambor eram conectados por uma correia de couro que ligava uma polia de 3 cm de diâmetro no virabrequim do motor a uma polia de 16 cm de diâmetro acoplada à engrenagem do tambor de enrolamento.

Jallings observou que esses primeiros motores “ocupavam um espaço considerável no chão” e que “não demorou muito para que fossem feitos esforços para projetar uma máquina mais compacta”. Uma das primeiras imagens conhecidas de uma “máquina compacta” foi a do motor a vapor de içamento da Otis Brothers, de 1865. Este motor empregava uma conexão direta por engrenagem com o tambor de enrolamento e apresentava uma nova parada de segurança automática ligada ao tambor: após um determinado número de rotações, uma alavanca fechava automaticamente o acelerador e aplicava o freio, impedindo assim que o carro subisse ou descesse demais em um eixo. O tambor de enrolamento também era “envolto em uma caixa circular para proteger o cabo de aço e a engrenagem da sujeira e da interferência de quaisquer substâncias duras que pudessem causar desarranjo dos movimentos adequados”. É interessante notar que o motor foi representado apoiado em uma base de tijolos elevada e que o projeto da base incluía um reservatório ao nível do chão localizado abaixo dos pistões, que talvez se destinasse a coletar o excesso de água ou óleo. Além de máquinas compactas com engrenagem direta, a Otis também fabricou motores a vapor compactos acionados por correia. Este último projeto combinou, de forma eficaz, os componentes do elevador inicial de Jallings em uma única plataforma.

A Crane Brothers Manufacturing Co., em Chicago, começou a fabricar motores a vapor para elevadores no final da década de 1860 e, no início da década de 1880, produzia motores com acionamento direto por engrenagem e por correia. O motor com acionamento por correia da Crane foi projetado para uso em elevadores de carga, enquanto o motor com acionamento direto por engrenagem helicoidal era destinado a elevadores de passageiros. Este último foi anunciado em 1880 da seguinte forma:

“Até então, para o serviço de passageiros, nenhum elevador a vapor havia conseguido competir com o elevador hidráulico em velocidade e suavidade de movimento. Ao projetarmos este novo elevador a vapor para passageiros, conseguimos produzir uma máquina que, além de possuir todas as vantagens peculiares ao vapor, atende plenamente às exigências da atualidade, tanto em termos de velocidade quanto de suavidade de operação.”

Em meados da década de 1890, a Crane modernizou e redesenhou ambos os tipos de motor. A complexidade do motor a vapor de engrenagem direta da empresa foi revelada em seu catálogo de 1897, que incluía um desenho do motor com todas as 63 peças cuidadosamente identificadas.

Outros fabricantes de máquinas a vapor do século XIX incluíam a Moore and Wyman Elevator and Machine Works e a Whittier Machine Co., ambas em Boston. Ao contrário da distinção cuidadosa feita por Crane entre máquinas com engrenagens diretas para uso em elevadores de passageiros e máquinas acionadas por correia para uso em elevadores de carga, a Moore and Wyman construía máquinas acionadas por correia que, segundo ela, eram adequadas tanto para elevadores de passageiros quanto para elevadores de carga. O sistema para passageiros da Moore and Wyman apresentava uma máquina a vapor e um tambor de enrolamento ou "máquina de içamento" colocados em bases de ferro fundido separadas e conectados por uma correia de couro. Essa disposição lembrava o projeto inicial de máquina a vapor de Jallings; no entanto, a Moore and Wyman afirmava que seu sistema era "disposto dessa forma" porque isso permitia que o tambor de enrolamento "fosse localizado a qualquer distância da máquina". Embora essa característica sugerisse flexibilidade na localização da máquina, o fabricante reconhecia que a máquina era "geralmente instalada perto da caixa do elevador".

No início da década de 1880, a Whittier Machine Co. fabricava uma variedade de máquinas acionadas por correia. Um excelente exemplo era sua "Máquina de içamento a vapor de parafuso duplo nº 6", que apresentava o sistema patenteado de engrenagem helicoidal dupla da empresa e estava disponível em diversas configurações. As configurações eram inicialmente baseadas no tamanho do motor, com opções que incluíam motores a vapor verticais de 7 x 8 polegadas, 8 x 10 polegadas e 10 x 10 polegadas, todos operando com 80 libras de vapor e a 250 rpm. Cada tamanho de motor podia ser aplicado a três engrenagens helicoidais diferentes com passos de rosca de 1.5, 2 ou 3 polegadas; Cada engrenagem sem-fim era aplicável a quatro tamanhos diferentes de tambor de enrolamento com diâmetros de 30, 36, 48 ou 56 polegadas. Assim, o motor nº 6 da Whittier estava disponível em 36 configurações diferentes, o que permitia uma ampla gama de capacidades de elevação (2000-14,100 lb) e velocidades de operação (78-280 pés/min).

Um último tipo de motor a vapor que deve ser mencionado ilustra a tentativa de aplicar essa tecnologia ao motor de elevador de tração, que estava se consolidando como o tipo dominante no início do século XX. Em seu catálogo de 1910, a HJ Reedy Co., de Cincinnati, ilustrou seus motores de tração a vapor verticais e horizontais. Afirmava que estes últimos podiam operar a uma velocidade que variava de “5 pés por minuto a até 800 pés por minuto”. Infelizmente, além de dois desenhos no catálogo, nenhuma outra informação foi fornecida sobre essas máquinas.

O otimismo de Reedy quanto ao uso contínuo da energia a vapor para acionar motores de elevadores era, obviamente, infundado. Oito anos depois, John Jallings observou – não sem uma leve crítica à tecnologia emergente:

“A introdução do elevador elétrico e sua operação e manutenção econômicas eliminaram gradualmente o elevador a vapor, e hoje em dia é difícil encontrar um. Mas o fato é que, em sua época, ele era uma máquina muito eficiente e mais durável do que o elétrico, cujas peças elétricas se deterioram rapidamente.”