A Outra Lenda de Otis

Uma especulação

por Oskar Rosin

Na construção das pirâmides, dos teatros romanos e dos mosteiros gregos, os equipamentos de içamento desempenharam um papel fundamental. Esses sistemas também foram utilizados desde cedo na mineração e logo permitiram alcançar alturas consideráveis ​​de içamento.

No entanto, o transporte de pessoas ficou limitado a alguns casos isolados. Os primeiros relatos sobre isso podem ser encontrados no livro de Jacob Leupold. Theatrum MachinariumPublicado em 1725, o Capítulo XII, "Máquinas para se elevar ou abaixar", relata o "Fahr-Stuhl" ("Elevador") do Sr. D. Weigel (1667) em Jena, Alemanha, que causou "grande sensação", mas do qual infelizmente não existem registros ou descrições. Também menciona uma "cadeira" do mestre modelista Gärthner de Dresden, Alemanha, que ele usava "diariamente com grande conforto" tanto para subir quanto para descer. Também são de interesse neste livro a descrição e a ilustração de:

“Fahr-Stuhls, worauf ein Mensch über über und unter sich, e também aus einem Zimmer ou Stockwerck em das outras gelangen kann.” (“Uma cadeira móvel na qual uma pessoa pode mover-se acima e abaixo de si mesma e, portanto, de uma sala ou andar para outro.”)

No entanto, não se sabe se essa construção de aparência bastante "moderna" foi de fato realizada.

Há outros relatos de que o imperador francês Luís XV encomendou um sistema de transporte com contrapeso para seus aposentos privados em Versalhes, em 1743. A imperatriz austríaca Maria Teresa também utilizou um sistema de transporte de passageiros na ala oeste de Schönbrunn, em 1772, e em 1793 Catarina, a Grande, encomendou ao inventor russo Kulibin o desenvolvimento de uma poltrona com a qual pudesse se deslocar entre os andares do Palácio de Inverno, em São Petersburgo. Kulibin optou por um mecanismo de fuso para elevar e abaixar a cadeira, que era operado por um criado.

Nas minas inglesas, os acidentes envolvendo o transporte de pessoas em poços frequentemente resultavam em fatalidades devido ao rompimento de cordas ou correntes. Estatísticas publicadas em O Diário Mineiro Em 1848, foram registradas 415 mortes nas minas do País de Gales, Lancashire, Staffordshire, Cornualha, Derbyshire, Durham, Northumberland, Shropshire e Cumberland, 89 das quais foram causadas apenas pela falha de cordas e correntes. Conforme relatado pelo Dr. Lee Gray na revista ELEVATOR WORLD, George Prior desenvolveu uma "Máquina para Prevenir Acidentes em Minas Descendentes" em 1807, um equipamento de segurança semelhante ao que Elisha Graves Otis demonstrou na Feira Mundial de 1854 no Palácio de Cristal de Nova York.

E em Emil Maximilian Dingler Revista PolitécnicaHá relatos de uma patente de Edward N. Fourdrinier sobre "aparelhos aperfeiçoados para içar e abaixar cargas em minas, etc.", datada de 1º de fevereiro de 1847.

O jornal inglês Anunciante de Staffordshire Artigos publicados em 1848 sobre a invenção de Fourdrinier de um engenhoso dispositivo com a manchete: APARELHO DE SEGURANÇA PATENTEADO DE FOURDRINIER PARA PREVENIR ACIDENTES EM MINAS E OUTROS LOCAIS QUANDO A CORDA OU CORRENTE SE ROMPEM. Num folheto de 1849 sobre a patente de Fourdrinier, dirigido a proprietários de minas e jazidas de carvão, existe também um artigo que descreve como, pouco depois da concessão da patente, Fourdrinier se posicionou no topo de um poço sobre uma cesta carregada e ordenou que a corda fosse cortada (tal como Elisha G. Otis também demonstrou na Feira Mundial de Nova Iorque em 1854). A cesta foi mantida nos trilhos pelo "Dispositivo de Segurança" em vez de cair no fundo do fosso.

Além da carta ao editor do Diário de Mineração, correspondência com o gerente da mina de carvão de Wearmouth confirmando o uso bem-sucedido da invenção, uma carta de um inspetor de minas de carvão ao editor do Observador de Gateshead Além dos relatos de testes bem-sucedidos de aprisionamento com o "Aparelho de Segurança" de Fourdrinier e dos certificados de participação de proprietários de minas, supervisores e engenheiros em testes que demonstram a eficácia do equipamento de segurança, há também uma ilustração mostrando uma gaiola fixada aos trilhos no poço da mina pelo equipamento de segurança com a corda cortada.

O catálogo da “Grande Exposição” — a Exposição Industrial de Londres de 1851, que ocorreu de 1º de maio a 11 de outubro no Hyde Park, em Londres, sendo a primeira exposição mundial no Palácio de Cristal — também relata o aparato de segurança de Fourdrinier e as tentativas bem-sucedidas de manter a cesta carregada nos trilhos quando a corda foi cortada para evitar sua queda.

No entanto, também existe o relato de um acidente ocorrido em 1852 na mina de carvão de Loscoe, perto de Belper, na Inglaterra. Dois mineiros caíram no poço juntamente com a gaiola de proteção. Embora o dispositivo de segurança patenteado por Fourdrinier tenha sido utilizado, ele não impediu a queda da gaiola. Contudo, não foi possível determinar se a falha se deveu a um defeito no dispositivo ou à flexibilidade da estrutura de madeira.

Em dezembro de 1850, dois artigos apareceram no Jornal Prático de Mecânica sobre equipamentos de segurança em gaiolas de mineração, que também foram reproduzidos em Diário Politécnico de Dingler Com ilustrações. O primeiro artigo, intitulado “Plataforma de Segurança e Gancho de Liberação Automática para Calhas de Elevação em Minas”, trata de um desenvolvimento dos engenheiros White e Grant. Caso uma corda ou um elo de conexão se rompa, uma mola elástica pressiona as partes dentadas das superfícies dos roletes contra os trilhos-guia de madeira, parando a plataforma.

O segundo artigo descreve uma “plataforma de segurança para poços de minas” de John Winton. Molas de tensão, projetadas para amortecer variações excessivas de tensão nos cabos de suspensão, atuam sobre alavancas em caso de ruptura do sistema de suspensão, acionando cunhas entre os trilhos-guia e a plataforma, fixando-a no lugar.

De acordo com o relatório Boletim da Société d'Encouragement Em 1854, encontramos a “Descrição de um dispositivo de segurança ou chamado freio de queda para evitar acidentes que podem ocorrer em poços devido à ruptura do cabo de içamento”, de autoria do Sr. Fontaine, chefe de máquinas nas minas de carvão de Anzin, no norte da França. Este artigo também foi reproduzido em Diário Politécnico de Dingler com ilustrações que mostram que “dos muitos freios de queda que foram inventados ao longo dos anos, o da Fontaine se destaca por sua praticidade, reconhecida tanto na França quanto na Bélgica”.

Este freio de queda já havia sido mencionado em uma descrição preliminar no Volume I da quinta série do Anais das Minas em 1852. O autor foi o Engenheiro de Minas do Departamento Imperial, Conde de Anzin. Esta descrição também apareceu como uma tradução no jornal Berg- und Hüttenmännische Zeitung em 1852. Desde então, este freio de queda foi modificado e aprimorado, sendo descrito e ilustrado em Annales des Travaux publics da Bélgica:

Em 1851, vários testes foram realizados com o aparelho em Anzin, os quais foram repetidos antes de sua introdução na mineração de carvão belga e descritos na última fonte mencionada, p. 199. Em 3 de abril de 1853, o freio de queda de Fontaine foi testado no poço Alliance das minas de carvão 'Nord du Bois de Boussu', na presença do engenheiro-chefe de minas Gonot, de Mons, de vários outros engenheiros de minas reais e do inventor do dispositivo. Na presença do engenheiro-chefe de minas Gonot, de Mons, de vários outros engenheiros de minas reais, bem como do inventor, e dos diretores e funcionários da mina, um teste foi realizado e um relatório foi elaborado, do qual se extrai o seguinte: Uma estrutura de içamento de três níveis, equipada com um freio de queda, foi suspensa na extremidade de uma corda, cujo metro linear pesava 2.5 kg. Em cada um dos dois níveis inferiores, foi colocado um vagão de chapa metálica, que pesava 130 kg e comportava 4 ½ hectolitros de carvão.

“A estrutura de içamento preparada desta forma foi transportada para o poço a uma velocidade de cerca de 2.5 m/s; ela era guiada por duas hastes-guia de madeira de carvalho, fixadas a parafusos a intervalos de 2.5 m, cujas extremidades estavam embutidas em orifícios na plataforma. Durante a descida, o cabo era cortado na abertura do poço. O ruído causado pelo cabo caindo sobre o topo da estrutura indicava imediatamente que ela havia sido parada e que, portanto, o freio de queda havia funcionado.”

"Fica claro pelo exposto acima que o freio de queda de Fontaine cumpre perfeitamente sua função, ou seja, impede completamente que o equipamento de içamento ao qual está conectado entre no poço assim que o cabo de içamento se rompe."

Na mineração na Alemanha, o transporte de mineiros por meio de guindastes foi proibido até o século XIX. Somente com a invenção da técnica de transporte em 1833 pelo mineiro sênior Georg Ludwig Dörell, em Clausthal, na qual varas de madeira equipadas com degraus se moviam alternadamente para cima e para baixo nos poços, permitindo que os mineiros se deslocassem verticalmente trocando de corda, foi possível atingir profundidades cada vez maiores nos poços. E com o desenvolvimento do cabo de aço trançado por Julius Albert, um alto funcionário da mineração associado a Clausthal, as correntes usadas até então, que se danificavam com o movimento de subida e descida e às vezes se rompiam com consequências desastrosas, foram substituídas, permitindo que as minas modernas do final do século XIX implementassem o transporte de passageiros por corda.

Em contraste, o transporte vertical (TV) de pessoas nas fábricas foi promovido durante a revolução industrial. A primeira descrição de tal sistema pode ser encontrada em Abraham Rees. Enciclopédia ou Dicionário Universal de Artes, Ciências e Literatura, publicado em 1819, no qual ele descreve o acionamento e o controle de um guindaste na fábrica de algodão operada por Henry Strutt em Belper, Derbyshire (centro da Inglaterra), em 1803. O guindaste era usado para transportar mercadorias e trabalhadores para cima e para baixo no prédio da fábrica em uma cesta. Em uma descrição mais detalhada de um volume posterior, a cesta é movida por uma transmissão acionada por uma roda de moinho. De acordo com Rees, esta é “uma máquina extremamente engenhosa e útil, usada pelo Sr. Strutts em todas as suas fábricas de algodão e também em muitas outras fábricas”.

Na ilustração da fiação, a escada “Q” que liga os andares é mostrada na frente do prédio. Ao lado dela está o poço “P”, no qual a cesta e um contrapeso se movem, sendo que o contrapeso equilibra o peso da cesta e metade da carga usual que o guindaste deveria transportar. A cesta é direcionada por cabos de controle operados por um menino sentado em um assento no topo da gaiola. A própria gaiola possui paredes em três lados. O quarto lado é aberto para acesso. O poço tem um portão de fechamento em cada andar para impedir que pessoas caiam no poço. Esses portões só podem ser abertos quando a cesta para no andar correspondente, pois a trava do portão é levantada pela cesta quando o andar está nivelado com o portão.

Uma descrição mais detalhada desse "guindaste", agora chamado de Teagle (ou Tackle?) ou Hoist, pode ser encontrada em um livro publicado em 1835 por Andrew Ure intitulado A filosofia dos fabricantes, onde algumas alterações foram evidentemente feitas em relação à versão original de 1803.

O mecanismo da máquina de Teagle pode ser compreendido pela seguinte descrição e desenho, retirados de um dos modelos mais aperfeiçoados de Frost, de Derby, que, juntamente com o falecido William Strutt, Esq., recebeu o crédito pela invenção desta elegante máquina automática.

Neste desenho da gaiola de Teagle, a posição de controle do menino no topo da gaiola não é mais mostrada. Agora, o controle é feito por cordas que percorrem a gaiola e são operadas pelo respectivo usuário.

Este relatório também foi publicado no Polytechnisches Journal em 1835 sob o título, “Ueber einen Apparat, dessen man sich in den größeren englischen Fabriken bedient, um die Arbeiter aus einem Stokwerke zum ande= ren emporzuschaffen, Mit Abbildungen auf Tab. II.” (“Em um aparelho usado nas grandes fábricas inglesas para transportar trabalhadores de um andar para outro. Com ilustrações na Tabela II.”)

O Teagle, portanto, já havia encontrado seu caminho na indústria de Vermont, nesta ou em uma forma semelhante, como elevador de mercadorias e — de acordo com o Dr. Lee Gray — pode-se presumir que elevadores de carga semelhantes já existiam em fábricas americanas no início da década de 1840.[13] Em 1856, a fiação da Parsons Paper Company em Holyoke, Massachusetts, possuía um elevador de carga semelhante ao Teagle em sua configuração geral. Como esses elevadores de carga não eram usados ​​apenas para transportar mercadorias em fábricas americanas, mas também eram frequentemente mal utilizados pelos trabalhadores, pessoas ficavam feridas ou morriam nos inúmeros acidentes causados ​​pela quebra do equipamento de sustentação de carga.

Essa era a situação inicial nos EUA quando Elisha Graves Otis (1811-1861) foi contratado em 1852 para instalar máquinas para a empresa de camas Maize & Burns e para construir um elevador de carga. Ele começou a pensar em dispositivos de segurança que impedissem a queda da cabine ou plataforma caso o sistema de sustentação (corda ou corrente) falhasse. O resultado foi um dispositivo na forma de uma forte mola de aço à qual a corda de suspensão era presa, de modo que a mola ficasse tensionada pelo peso da plataforma. Se o cabo se rompesse, a mola relaxaria. As extremidades da mola se encaixam em trilhos dentados que, por sua vez, são fixados às guias e mantêm a plataforma no lugar.

A plataforma com o dispositivo de segurança foi exibida e demonstrada em 1854 na segunda exposição mundial no Palácio de Cristal de Nova York, cortando-se o cabo de suspensão da plataforma carregada. Conta-se que o próprio Otis estava na plataforma e — assim como Fourdrinier alguns anos antes — deu a ordem para cortar o cabo de suspensão e então comentou com as palavras "Tudo seguro, senhores, tudo seguro", que a plataforma estava fixa no lugar após alguns centímetros de queda livre. Otis havia, portanto, criado, como ele mesmo descreveu em sua patente, "um novo e aprimorado aparelho de içamento", ou seja, havia adicionado um dispositivo de segurança aos elevadores de carga com o objetivo de parar o aparelho de içamento em qualquer ponto — mesmo que o cabo de suspensão se rompesse.

No entanto, a demonstração de Otis não causou a sensação que seus filhos divulgaram posteriormente. Ela só foi noticiada nos EUA em New York Tribune e Scientific AmericanUma publicação adicional pode ser encontrada no Reino Unido. Jornal Prático de Mecânica e em Diário Politécnico de Dingler. O último artigo chega a destacar que essa “invenção” é usada para “fixar elevadores para o transporte de mercadorias para cima em armazéns” e que “dispositivos semelhantes já eram usados ​​há muito tempo em poços de elevador”. Otis — assim como Fourdrinier — tornaram os equipamentos de elevação usados ​​anteriormente mais seguros com suas invenções, mas a invenção do elevador como o conhecemos hoje e seu uso por todos não eram sua ambição. Outros tiveram a visão de transportar pessoas com segurança na vertical em edifícios cada vez mais altos: Peter Cooper (1791-1883) e Otis Tufts (1804-1869).

No início do século XIX, os edifícios nas áreas metropolitanas da Costa Leste dos EUA cresceram em altura devido à valorização dos terrenos. No entanto, esse crescimento também tinha limites. As condições dos usuários restringiam a altura dos edifícios a cinco ou seis andares. Além disso, os elevadores, utilizados em fábricas e alguns hotéis para o transporte de mercadorias, não eram considerados seguros o suficiente para o transporte de passageiros devido aos inúmeros acidentes — quedas causadas pelo rompimento de cabos ou correntes.

Em 1857, Otis construiu um elevador na loja de departamentos EV Haughwout and Co., na Broadway, em Nova York, equipado com o sistema de segurança apresentado na Feira Mundial. No entanto, o elevador, que era mais um "guindaste de carga" do que um elevador destinado ao transporte de pessoas, não agradou aos clientes e foi substituído após três anos. Portanto, dificilmente pode ser considerado o primeiro elevador de passageiros, como ainda é retratado na literatura atual.

O inventor e industrial Cooper inaugurou uma laminadora em Trenton, Nova Jersey, em 1845, para a produção de vigas de aço padronizadas para a construção civil. Ele acreditava que o futuro das cidades residia na conquista da verticalidade, que o desenvolvimento de edifícios altos à prova de fogo era urgentemente necessário e que o transporte seguro de passageiros também estaria disponível em um futuro próximo. Portanto, ao planejar o edifício da Cooper Union Foundation em 1850 — que oferecia oportunidades educacionais a pessoas de todas as classes sociais e abrigava um grande salão para eventos culturais — ele também planejou um poço de elevador com acesso a todos os andares.

O edifício foi um dos primeiros em Nova York a ser construído com as estruturas de aço padronizadas desenvolvidas por Cooper e fabricadas em sua siderúrgica. A construção do prédio começou em 1853 e foi concluída em 1859, tornando-se um dos edifícios mais altos da região sul de Manhattan quando foi inaugurado.

O poço do elevador independente construído dentro do edifício causou sensação, principalmente devido à sua seção transversal circular, já que os elevadores de carga comuns (guindastes de carga), que já eram numerosos em fábricas, tinham plataformas e seções transversais retangulares. Cooper optou pelo formato circular, pois acreditava que essa era a maneira mais eficiente de acomodar o maior número de pessoas em um poço, em termos de espaço e volume de tráfego. No entanto, a seção transversal circular também foi o motivo pelo qual o primeiro elevador a vapor com cabine circular só foi instalado neste edifício alguns anos depois, pelo filho de Peter Cooper, Edward.

Quase na mesma época em que o edifício da Fundação Cooper Union estava sendo planejado e construído, outro inventor teve a visão de transportar pessoas verticalmente com a mesma segurança que a ferrovia oferecia no transporte horizontal. Tufts — que construiu impressoras, máquinas a vapor e equipamentos de combate a incêndio, além de ter inventado o bate-estacas a vapor, construído o primeiro navio a vapor de casco duplo de ferro e o primeiro navio totalmente de ferro nos EUA, baseado nos projetos de John Ericsson — planejou uma “ferrovia vertical” para alcançar os andares superiores dos edifícios com facilidade e sem esforço.

Como se pode ver na especificação da sua patente datada de 9 de agosto de 1859 (ver Figura 6), o seu objetivo era construir um elevador para transportar pessoas entre os vários andares de hotéis, edifícios públicos e até residências privadas, que fosse livre dos perigos da suspensão por correntes, cordas ou cabos de qualquer tipo, pois considerava que não podia confiar na sua segurança. Por isso, optou pelo princípio de um parafuso ou coluna helicoidal rotativa que se estende da base ao topo do edifício. A cabina é fixada a uma porca que corre ao longo deste parafuso. O parafuso é então girado por energia a vapor ou outro tipo de força motriz. Para evitar que as pessoas caiam no poço quando a cabina não estiver no respetivo andar, é fornecido um sistema de alavancas que permite abrir e fechar as portas das galerias do edifício, que são automaticamente travadas pelas cames da cabina em movimento ascendente ou descendente.

Como medida de segurança adicional, as portas da cabine protegem os passageiros do risco de ficarem presos entre a cabine e a parede do poço. Para isso, as portas são abertas e fechadas por um sistema de alavancas, molas e cames, instalados em cada andar, nas laterais da abertura no piso da cabine ou no poço. Além disso, a cabine possui uma cobertura ou toldo fixo para evitar que objetos caiam dos andares superiores sobre os passageiros. As aberturas necessárias para entrada de luz ou ventilação são protegidas com grades ou redes, de modo que a cabeça ou os braços dos passageiros não fiquem expostos acima da cabine, protegendo-os assim de ferimentos.

Era incomum que essa “ferrovia vertical” tivesse uma cabine de elevador circular, já que os elevadores de carga instalados nas fábricas geralmente tinham estruturas retangulares. Isso leva à suposição de que Tufts estava ciente do projeto de construção de Cooper e da estrutura circular do elevador, ou que Cooper havia planejado sua estrutura circular para acomodar o elevador de Tufts. Certamente teria sido mais fácil para Tufts instalar os dispositivos de fechamento e travamento das portas da cabine e do poço do elevador em portas retas, e não em portas curvas. Infelizmente, nenhuma evidência para essa especulação foi encontrada na literatura da época.

O que se sabe com certeza é que Tufts instalou seu "elevador vertical" em dois dos hotéis mais importantes da época: o Fifth Avenue Hotel, em Nova York, e o Continental Hotel, na Filadélfia. A instalação no Fifth Avenue Hotel entrou em operação em 1859, o mesmo ano em que o Cooper's Foundation Building foi inaugurado. O Fifth Avenue Hotel era um hotel de luxo (1859-1908) que oferecia aos hóspedes a comodidade de fácil acesso aos andares superiores com o elevador Otis Tufts. O sistema era seguro, mas também extremamente caro. O outro dos dois únicos elevadores desse tipo foi construído no Continental Hotel, que era o hotel mais luxuoso de sua época quando foi inaugurado em 1860. O elevador do Fifth Avenue Hotel funcionou perfeitamente por 15 anos, mas os freios do elevador do Continental Hotel falharam e a cabine derrapou, causando ferimentos em uma pessoa.

Em 23 de janeiro de 1860, um extenso artigo foi publicado no New York Times com o título: “Vapor versus Escadas – O Quarto Móvel no Hotel da Quinta Avenida – Valor do Princípio para Residências Privadas e para todos os 'Elevadores'”. Além de descrever o elevador — um poço quadrado com lado de aproximadamente 10 metros —, o artigo também expressava a esperança de que “este novo e excelente dispositivo seja amplamente utilizado em edifícios públicos, privados e comerciais” e que evite que idosos e enfermos precisem subir escadas. O elevador de Otis na loja de departamentos EV Haughwout não é mencionado.

Embora Tufts não tenha conseguido alcançar o sucesso e o avanço desejados, visto que seu elevador era muito grande, muito caro e não rentável com um número maior de andares, ele e Cooper criaram, no entanto, a base para o transporte de pessoas em uma "ferrovia vertical", que também se tornou um meio seguro de transporte vertical por meio de outras invenções, como o dispositivo de segurança (1846), a polia de tração do diretor de minas Friedrich Köpe (1877), o acionamento elétrico da empresa Siemens & Halske (1880), etc. Essas inovações fizeram dos elevadores um meio seguro de transporte vertical, sem o qual um arranha-céu seria impensável.

Referências

[1] Edward N. Fourdrinier, Aparelho de segurança patenteado de Fourdrinier para prevenção de acidentes em minas e minas de carvão. Aos proprietários de minas e minas de carvão no Reino Unido (1849).

[2] Dr. Lee Gray, “Elisha Otis no Crystal Palace, Parte 2”, ELEVATOR WORLD (fevereiro de 2022).

[3] Emil Maximilian Dingler, Polytechnisches Journal, Vol. 104, pág. 458 (1847).

[4] Shaffordshire Advertiser, 26 de fevereiro e 4 de março (1848).

[5] Staffordshire Advertiser, 23 de junho (1849).

[6] Practical Mechanic's Journal, dezembro, p. 193 e p. 205 (1850).

[7] Boletim da Société d'Encouragement, maio, p. 278 (1854).

[8] Annales des Mines, 5ª Série, Volume I (1852).

[9] Berg-und Hüttenmännische Zeitung, No.

[10] Annales des Travaux publics de Belgique, Vol. XII, pág. 187 (1853-1854).

[11] Abraham Rees, The Cyclopedia or Universal Dictionary of Arts, Sciences, and Literature, Vol. 21, p. 760 (1819).

[12] D. Johann Gottfried Dingler, Polytechnisches Journal, Vol. 58, Edição 2, „Ueber einen Apparat, dessen man sich in den größeren englischen Fabriken bedient, um die Arbeiter aus einem Stokwerke zum ande= ren emporzuschaffen, Mit Abbildungen auf Tab. II.“ (1835).

[13] Lee E. Gray, De salas ascendentes a elevadores expressos: uma história do elevador de passageiros no século XIX (2002).

[14] D. Johann Gottfried Dingler, Polytechnisches Journal, Volume 133, No. XCIX, p. 415 “Elevador de segurança para depósitos de mercadorias” (1854).