O motor de ar quente Sherrill-Roper

Neste artigo de História, os leitores aprendem sobre a transição do vapor para uma nova forma de gerar calor.

Em 1862, o inventor bostoniano Sylvester H. Roper (1823-1896) recebeu a primeira de três patentes para um motor movido a ar quente. Roper, que mais tarde se tornou conhecido como pioneiro no desenvolvimento de automóveis e motocicletas movidos a vapor, essencialmente removeu o vapor do modelo do motor e o substituiu por ar aquecido (Figura 1). Esse tipo de motor, também conhecido como "motor calórico", havia sido desenvolvido inicialmente no início do século XIX, e o projeto de Roper foi considerado uma melhoria significativa em relação aos modelos anteriores.

“O motor é extremamente simples. Pode ser considerado uma máquina a vapor movida a ar, com a fornalha dentro da caldeira… O ar entra na câmara de aquecimento por dois tubos, um acima da grelha e outro abaixo; a maior parte do ar entra por cima da grelha. Esta disposição impede uma rajada através do fogo que carregaria cinzas e pedaços de carvão não queimado para dentro do cilindro.”

O motor foi descrito como mais eficiente em termos energéticos do que os sistemas movidos a vapor: "Uma quantidade suficiente de carvão é introduzida pela manhã para durar até o meio-dia, de modo que o motor não precisa ser parado para reabastecimento com mais frequência do que os homens precisam parar para o mesmo propósito." Uma última vantagem crucial deste sistema também foi citada nos primeiros relatos sobre seu projeto e operação: "E, por último, embora não seja de forma alguma a menor consideração nestes tempos difíceis, está o fato de que as taxas de seguro não aumentam com o uso deste sistema em qualquer edifício." Esta última vantagem era frequentemente destacada em artigos que descreviam o motor:

“É absolutamente livre de qualquer perigo de explosão e mais seguro contra incêndios do que um fogão comum. Sendo perfeitamente seguro, está isento das taxas extras de seguro cobradas pelas companhias para motores desta classe… Ao comparar esta máquina com a máquina a vapor, suas vantagens são facilmente percebidas. Consome menos combustível, enquanto o perigo de explosões de caldeiras, com as consequentes perdas de vidas e bens, é totalmente eliminado.”

Em 1870, aproximadamente 1,000 motores de ar quente Roper estavam em uso em toda a região leste dos Estados Unidos.

O motor atendia a uma necessidade crítica na indústria americana. Seu tamanho relativamente pequeno, design simples e facilidade de operação, que não exigiam que o empresário contratasse um engenheiro ou mecânico treinado, significavam que muitos locais que antes dependiam de força manual ou de cavalos podiam utilizar um motor para acionar suas máquinas. De muitas maneiras, seu uso antecipou a aplicação de motores elétricos nas décadas de 1880 e 1890. Em 1870, sua versatilidade já estava bem estabelecida e ele era descrito como apropriado “para todos os fins onde se requer pequena força motriz, a saber: acionar impressoras, tornos, bombas, serras, elevadores, moagem de açúcar, transportar máquinas de fabricação de calçados, bombas de tração animal, uso em estações ferroviárias, fins domésticos e agrícolas; em suma, todos os tipos de trabalhos mecânicos, numerosos demais para mencionar”.

A Crosby, Butterfield & Haven, em Nova Iorque, foram os fabricantes originais, e em 1869 Roper fundou a Roper Caloric Engine Company (também localizada em Nova Iorque) para construir e comercializar seu projeto.

No início da década de 1870, duas pessoas que se juntaram à nova empresa garantiram seu sucesso e, no final da década, expandiram seu uso para incluir elevadores. Em 1872, o empresário nova-iorquino Henry A. Sherrill começou a atuar como tesoureiro da empresa. Embora tenha supervisionado com sucesso as finanças da empresa por mais de 15 anos, sua principal contribuição para o sucesso foi a decisão de contratar seu sobrinho, Henry W. Sherrill (1853-1900). O jovem Sherrill, embora nascido em Wisconsin, estudou em Easthampton, Massachusetts, onde frequentou o Williston Seminary (atual Williston Northampton School), que oferecia aos alunos a opção de estudar clássicos ou ciências. Dada sua natureza inventiva, provavelmente estudou ciências. Em 1878, ele registrou dois pedidos de patente: um referente a um projeto aprimorado de motor de ar quente e outro referente à aplicação do motor em elevadores.^{[5, 6]} A patente do motor de ar quente foi atribuída à Sherrill Roper Air Engine Company. A mudança no nome da empresa ilustrou a crescente importância da família Sherrill na operação do negócio.

A edição de janeiro de 1879 do “Maquinista americanoO artigo ilustrado abordava a aplicação do motor Sherrill-Roper em sistemas de elevadores. O autor introduziu o tema descrevendo o estado geral da indústria de transporte vertical (TV):

“O uso quase universal de elevadores em armazéns, fábricas e edifícios públicos gerou grande concorrência no projeto e na construção desses equipamentos. Embora muita habilidade tenha sido dedicada à própria cabine, o funcionamento econômico e confiável de todo o aparelho depende principalmente da energia que o aciona. Na maioria dos casos, essa energia é o vapor, que requer uma caldeira, um motor e um engenheiro qualificado. É verdade que este último nem sempre é empregado, mas a economia, assim como a segurança, exigem sua presença. Tem-se questionado se alguma fonte de energia motriz, mais barata, mais segura e tão eficiente quanto o vapor, não poderia ser empregada em elevadores, especialmente onde pouca energia é necessária.”

A resposta à pergunta feita pelo autor sobre um substituto adequado para a máquina a vapor foi, naturalmente, a máquina de ar quente Sherill-Roper.

As ilustrações do artigo incluíam uma imagem que mostrava o motor de ar quente conectado por uma correia a uma típica máquina de enrolamento de tambor com engrenagens montada no teto, cujo funcionamento era controlado por um cabo de içamento (Figura 2). O motor foi caracterizado como "acionando um elevador de segurança" que era "equipado com guias e travas de segurança". Essa descrição, e o projeto geral da plataforma, claramente lembravam os sistemas fabricados pelos irmãos Otis. Essa semelhança foi possível porque a patente original de Elisha Otis havia expirado e seu dispositivo de segurança com catraca e lingueta estava agora disponível para uso por outros membros da indústria de Vermont. A localização da corda de içamento na gravura também merece destaque, pois ela não passava pela plataforma, mas estava posicionada adjacente à sua borda. Assim, para segurar a corda, o operador precisava estender a mão para fora da área da plataforma, o que constituía um risco operacional significativo (mas comum). Além disso, a plataforma do elevador atravessava um poço aberto, que não possuía escotilhas ou portões de segurança nas aberturas do piso.

A patente do elevador de Sherrill, intitulada Melhoria no sistema combinado de elevador e motor de operação, também datado do início de 1879. O projeto representou uma das primeiras vezes em que o motor de içamento foi localizado no topo do poço (Figuras 3 e 4). O motor utilizava uma conexão por correia com a engrenagem que controlava o movimento da plataforma. A presença de duas correias, uma aberta e outra cruzada, permitia que o motor funcionasse em uma única direção, com o sistema de correia e polia acoplado à engrenagem da plataforma determinando a direção da operação (para cima ou para baixo). O projeto também apresentava um cabo de içamento secundário que permitia a operação manual. Uma embreagem manual era usada para alternar entre o motor e a força manual (se necessário). Curiosamente, o projeto não utilizava um tambor de enrolamento. O cabo único que ligava a cabine ao contrapeso passava por uma grande polia, o que fazia com que o sistema funcionasse de forma semelhante a um elevador de tração. No entanto, não há evidências de que algum elevador tenha sido construído seguindo esse projeto intrigante.

A imprensa favorável que a empresa estava recebendo e as patentes de Sherrill podem ter contribuído para a decisão, em 1879, de se concentrarem quase que exclusivamente na fabricação de elevadores, uma mudança explicitamente expressa em sua listagem na época. Diretório da cidade de Nova York, onde se descreveram como “fabricantes de motores a ar, elevadores e máquinas de içamento aprimorados”. A edição de agosto de 1882 do Fabricante e Construtor A revista publicou um artigo que incluía a primeira ilustração de um motor Sherrill-Roper acionando um elevador de passageiros (Figura 5). A imagem seguia o formato encontrado em imagens semelhantes produzidas para fabricantes concorrentes: uma instalação no subsolo apresentando uma grande máquina de enrolamento com homens bem vestidos admirando o maquinário, e uma elegante cabine de elevador parada no patamar do primeiro andar. Embora o artigo relatasse que a Sherrill-Roper havia “fornecido diversos dispositivos para garantir a segurança na operação de seus elevadores de passageiros e de carga e outras máquinas de elevação”, nenhum detalhe sobre esses dispositivos de segurança foi fornecido.

Um dos últimos artigos sobre a empresa foi publicado em 1883, descrevendo uma variedade de máquinas com engrenagens montadas no teto, "adequadas para serem acionadas por vapor, ar ou manualmente". Contudo, essas máquinas foram descritas como fabricadas por uma nova empresa — a Sherrill Elevator Works — que, aparentemente, havia sido estabelecida como subsidiária da Sherrill-Roper Air Engine Company. Curiosamente, essa referência marcou não apenas a primeira, mas também a última menção dessa empresa. Além disso, em 1885, a Sherrill-Roper parece ter fechado e Henry W. Sherrill deixou a indústria de elevadores para seguir carreira no ramo imobiliário. Embora o autor do artigo tenha, sem saber, oferecido aos leitores um último vislumbre dessa empresa, ele também os forneceu uma avaliação detalhada da importância dessa tecnologia emergente.

O elevador, em alguma de suas inúmeras formas, demonstrou tão plenamente sua utilidade e praticidade como uma máquina que economiza trabalho, que se tornou indispensável em todos os lugares, não apenas para o transporte de mercadorias, mas também para seu serviço mais recente, porém não menos indispensável, como meio de transporte de passageiros. Para este último serviço, aliás, sua introdução não só aumentou enormemente nos últimos anos, como pode-se dizer que ele deu origem a um novo tipo de arquitetura — ou seja, os edifícios extremamente altos e imponentes que constituem uma característica tão marcante das áreas modernas de nossas cidades. É seguro afirmar que, sem o elevador, para poupar a humanidade do terrível esforço muscular envolvido em alcançar os andares superiores com os meios que a natureza nos proporcionou, os sólidos blocos de seis, sete e oito andares que adornam os centros comerciais da maioria das cidades americanas não existiriam.

Assim, talvez não seja descabido identificar o motor de ar quente Sherrill-Roper, com sua versatilidade, segurança e facilidade de operação, como tendo desempenhado um papel importante em ajudar a estabelecer o elevador como um elemento “indispensável” da vida moderna.

Referências

[1] “Motor a ar melhorado”, Scientific American (3 de dezembro de 1864).

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

[3] “O motor calórico Roper”, fabricante e construtor (agosto de 1871).

[4] Anúncio do motor calórico Roper encontrado em: The Men who Advertise; An Account of Successful Advertisers, Nova Iorque: Nelson Chesman (1870).

[5] Henry W. Sherrill, Aperfeiçoamento em motores de ar quente, Patente dos EUA nº 212,275 (1 de abril de 1879).

[6] Henry W. Sherrill, Aperfeiçoamento em elevador combinado e motor de operação, Patente US nº 213,783 (11 de fevereiro de 1879).

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

[8] Trow's New York City Directory para o ano que termina em 1 de maio de 1880, Nova York: Trow City Directory Company (1879).

[9] “O motor a ar aplicado aos elevadores”, Fabricante e Construtor (agosto de 1882).

[10] “Máquinas de elevação aprimoradas”, Fabricante e Construtor (setembro de 1883).

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