La esencia de la fontanería es su genio mecánico. Desafortunadamente, sus innovaciones más inteligentes generalmente no son aparentes para el observador casual, ya que están ocultas dentro de la carcasa de un producto o detrás de una pared de un edificio. Incluso los fontaneros que trabajan con estos mecanismos todos los días tienden a perder de vista la ingeniosidad con la que fueron creados.
Al destacar estos inventos de importancia, rendimos homenaje a los innovadores del pasado y esperamos inculcar una mayor apreciación del patrimonio comercial de la APS. También esperamos inculcar una mejor comprensión de cómo funcionan ciertos productos.
Al producir la entrega de este año de «Los mejores inventos de fontanería», requerimos que todos los artículos presentados para su consideración tuvieran que ser inventados antes de 1975. Queríamos centrarnos en las innovaciones que han resistido una prueba del tiempo, a diferencia de las que pueden resultar ser fantasías pasajeras o revelar defectos imprevistos unos años después.
La información presentada proviene de los departamentos de ingeniería y de los archivos de las empresas presentadas. Les agradecemos su cooperación.
Eliminador de aire de Spirotherm
El Spirovent fue el resultado de un intento de diseñar intercambiadores de calor líquidos de alta eficiencia. En 1972, Frans Roffelsen experimentó con nuevos tipos de intercambiadores de calor utilizando instalaciones de prueba a base de agua. No encontró ninguna marca de eliminador de aire disponible que eliminara suficiente aire para evitar la distorsión de los resultados de las pruebas.
El crecimiento cíclico y la liberación de microburbujas, debido a los cambios de temperatura, condujeron a resultados de prueba defectuosos. En el siglo pasado, la teoría detrás de este proceso de absorción ya estaba descrita en la Ley de Henry, que establece que la cantidad de gas absorbido por un líquido está definida por la temperatura y la presión.
Un proyecto de investigación llevó finalmente a la creación del eliminador de aire Spirovent. El Spirotube especial dentro del Spirovent demostró ser la parte esencial que separaba todo el aire, incluidas las microburbujas, que se originaban en la fuente de calor. Esto permitió que el agua absorbiera incluso el aire atrapado en áreas remotas e inaccesibles. En combinación con un mecanismo de válvula de aire fiable, sin tapón para asegurar un funcionamiento ininterrumpido, se convirtió en un producto maduro listo para la producción en serie.
Hoy en día, Spirovent ayuda a eliminar los molestos ruidos de los circuladores y las tuberías, junto con los altos costes de mantenimiento y las llamadas de retorno para la purga manual de los sistemas de calefacción hidrónica o de agua fría.
Tapón de bola de prueba de Cherne Industries
Algunos inventos ingeniosos son impresionantes en su simplicidad. Un gran ejemplo es el tapón neumático de prueba de bola desarrollado en 1952 por Lloyd Cherne.
Estaba trabajando en el norte de Michigan cuando, para su consternación, el tapón mecánico de hierro fundido que estaba usando (el único tapón disponible en ese momento) para realizar la prueba de apilado no cabía a través de la salida de limpieza. Así que compró una pelota de goma para el patio de recreo en una tienda de Woolworth, la vulcanizó con un vástago y se le ocurrió un tapón de prueba neumático en bruto.
Regresando a su base en Minnesota semanas después, Lloyd comenzó a experimentar con su idea y dentro de seis meses comenzó a hacer bolas de prueba similares en diseño al mismo estilo que Cherne Industries hace hoy en día, llevándolas al mercado en 1953.
La invención de Cherne simplificó los pasos dados para probar la fontanería en un edificio, y contribuyó en gran medida a la práctica, ahora universalmente aceptada, de las pruebas obligatorias. El fontanero ahora tenía un tapón de prueba que se podía usar en todos los diámetros internos de tuberías comunes, que se podía conformar con tuberías que no estaban redondas, que estaba garantizado para manejar presiones de prueba comunes y, lo mejor de todo, que era mucho más seguro cuando se usaba con una manguera de extensión que con tapones mecánicos de hierro fundido.
Inicialmente producido en tamaños de 1-1/4 pulgadas a través de 6 pulgadas y atendiendo solamente al comercio de fontanería, la compañía eventualmente desarrolló tapones neumáticos de hasta 120 pulgadas de diámetro, sirviendo virtualmente cualquier necesidad de tuberías en todo el mundo.
Elkay quita presión al tanque de enfriamiento
Elkay Mfg. Co. hizo un gran avance en 1974 con la invención de su tanque de enfriamiento de agua no presurizada.
Hasta entonces, la mayoría de los tanques de agua fría se mantenían bajo presión. Los ingenieros de Elkay señalaron que con agua fría bajo presión continua dentro de un refrigerador, una fuga o ruptura de agua podría desarrollarse de la noche a la mañana o durante un fin de semana, pasando desapercibida durante muchas horas o días y causando daños extensos a los alrededores.
En el nuevo diseño, el único agua bajo presión era el agua desde la fuente hasta la válvula y el cartucho regulador. Cuando se activa, la válvula de botón se abre para permitir que el agua disminuya la velocidad en el tanque de enfriamiento y luego salga del burbujeador. En el improbable caso de que se produzca una rotura del tanque, sólo se liberaría el agua almacenada dentro del tanque de enfriamiento.
Enfriadores combinados Halsey Taylor’s
Aire acondicionado en los días más calurosos y húmedos. Un vaso de agua fría a unos pasos de distancia.
Estas son sólo algunas de las ventajas que ofrece nuestra industria que la América moderna da por sentadas. Sin embargo, los hombres y mujeres mayores de entre nosotros crecieron en una época en la que la vida no era tan fácil.
Es por eso que Halsey Taylor en la década de 1920 tuvo un gran impacto con su línea de «Combination Cooler and Drinking Fountains», tal y como se anunciaban. Esta representación de un catálogo de 1925 muestra una vista en corte de un producto con una cámara de hielo de 19 por 19 pulgadas, capacidad de hielo de 80 libras y un consumo de hielo de aproximadamente 1 libra per cápita por día. El agua potable no entró en contacto directo con el hielo ni con el agua de hielo derretido, sino que circuló a través de un serpentín de latón estañado por dentro y por fuera.
¿Por cuánto se vendía una combinación de refrigerador y bebedero de control automático de última generación en aquellos días? $72.
El sistema T-DRILL
El sistema T-DRILL de conexión en T mecánicamente formada fue inventado en 1967 en Finlandia por un fontanero/ingeniero llamado Leo Larikka.
La formación mecánica de las conexiones en T había existido durante muchos años, pero Larikka desarrolló un método más sofisticado que se convirtió en el sistema más ampliamente adaptado de su tipo en el mundo. De hecho, en Escandinavia no se ponen en tees, sino en «Larikkas», tal y como nosotros usamos los pañuelos de papel «Kleenex» y los documentos «Xerox». Las patentes no se persiguieron hasta principios de la década de 1970, aunque la segunda y tercera generación de T-DRILLS han sido patentadas desde entonces.
Como los mayoristas de fontanería son pocos en Finlandia, Larikka desarrolló su invento por necesidad. Al carecer de la conexión en tee del tamaño adecuado, se le ocurrió una forma de crear lo que necesitaba del propio tubo.
Antes de que este método de instalación pudiera ser ampliamente utilizado en Norteamérica, los códigos nacionales, estatales y locales tuvieron que ser reescritos después de las pruebas adecuadas. Ahora, 15 años después de su introducción aquí, la mayoría de los códigos de fontanería se cumplen y el método cumple con la norma ANSI B 31.5 (código ASME para tuberías de presión) y es utilizado por más de 5.000 empresas de fontanería, mecánica y de rociadores.
La rápida instalación también requería una inclusión especial en los manuales de las calculadoras de mano de obra. Según la compañía, tres de los cuatro principales libros de datos de costos de fontanería y mecánica ahora hacen referencia a la conexión en T formada mecánicamente.
Tubos PEX Wirsbo
En 1968, Thomas Engel inventó un proceso para producir tubos de polietileno reticulado químicamente (PEX). Considerado imposible por muchos expertos de la industria de la calefacción, Wirsbo Co. utilizó la tecnología de Engle para desarrollar un proceso práctico de fabricación de tubos PEX. El tubo reticulado se introdujo en el mercado europeo de calefacción por suelo radiante en 1972 y en el mercado de agua potable en 1973.
Los tubos PEX solucionaron una serie de problemas que se producían con tubos metálicos y otros tipos de tubos de plástico. El PEX no se corroe ni erosiona, y es inmune a los muchos problemas asociados con la mala calidad del agua que pueden dañar las tuberías metálicas. La tubería está clasificada a 180 grados F., 100 psi. Wirsbo tubing también tiene la barrera de difusión de oxígeno polimérica más alta de todas las tuberías del mundo, según la compañía.
El crecimiento de los tubos de polietileno reticulado ha sido espectacular en el mercado europeo. En la actualidad, alrededor del 10 por ciento de todas las instalaciones de fontanería se realizan con tubos de PEX, y en algunos países más del 50 por ciento. En Europa, donde la calefacción por suelo radiante se instala en más del 50 por ciento de todas las construcciones nuevas, los tubos PEX se utilizan en aproximadamente el 70 por ciento de todos los trabajos.
Wirsbo-PEX fue introducido en el mercado de fontanería de los Estados Unidos en 1985 por Tomas Lenman. Ahora director de tecnología en Wirsbo Co. en Apple Valley, Minnesota, Lenman fue uno de los miembros principales del equipo de ingeniería que desarrolló el producto a principios de la década de 1970. Hoy en día, los productos de tubería PEX se utilizan para calefacción por suelo radiante y otras aplicaciones de calefacción.
Iniciativas de equilibrio de presión de las potencias
En 1964, la compañía Powers Regulator, ahora conocida como Powers Process Controls, patentó e introdujo formalmente su válvula de equilibrio de presión Hydroguard 410, que protegía a los bañistas de las explosiones de vapor o bustos de hielo al mantener la presión del agua igualada en la tina o ducha.
El 410 utilizó una cámara de igualación de presión accionada por diafragma única para detectar y corregir cualquier cambio en el suministro de agua. Si falla el suministro de agua fría, se interrumpe el suministro de agua caliente para proteger al bañista.
Gracias a su construcción robusta, la válvula es ideal para aplicaciones de ducha de alto uso en hoteles, edificios de apartamentos y escuelas. Powers anunció la Serie 410 como una gran manera de «dar una bienvenida» a los huéspedes de hoteles y moteles y mantener a los inquilinos de los apartamentos cantando mientras se enjabonan!
El concepto de controlar la temperatura del agua mediante el control de la presión se remonta a 1887, cuando el fundador de la compañía, William Penn Powers, equipó su nuevo edificio comercial de tres pisos con la primera planta de calefacción central de agua caliente de Wisconsin.
Para eliminar el desbordamiento, desarrolló un proceso de control del sistema basado en los puntos de ebullición relativos del agua a diferentes presiones. Lo logró a través de una tubería cerrada y llena de agua en la caldera, el otro extremo de la cual estaba conectado a un diafragma que controlaba una compuerta.
Intercambio de calor de aletas inclinadas/de aletas y ensamblaje
Patentado en 1959, este elemento calefactor de alto rendimiento presentaba aletas dobladas, más ligeras y con cuello macho y hembra entrelazados.
Previo a esta invención, la radiación de tubo aleteado frecuentemente se distorsionaba por manipulación durante la instalación con la consiguiente reducción de la potencia calorífica. Hacer las aletas individuales más gruesas y rígidas ayudó a resistir la distorsión, pero también hizo que la radiación fuera más torpe de manejar y, por lo tanto, condujo a un tratamiento brusco. Las aletas pesadas también tenían bordes afilados o ásperos debido a su proceso de fabricación, lo que representaba un peligro para el instalador. Otro de los inconvenientes fue el efecto «caña», una vibración resultante de los cambios de temperatura.
El concepto de aletas de intercambio de calor eliminó estos inconvenientes a través de un diseño de aletas entrelazadas y de aletas táctiles. Una vez ensambladas, estas aletas se apoyaban entre sí para aumentar su resistencia. Por consiguiente, las aletas individuales podían ser de un material más ligero sin sacrificar la durabilidad.
El resultado fue una mayor transferencia de calor, mejorada por el efecto de la chimenea introducido por el enganche lateral de las aletas en el conjunto. El material más ligero de las aletas también permite un calentamiento más rápido del espacio. Además, las aletas estaban desprovistas de esquinas y bordes, por lo que era menos probable que causaran lesiones. Por último, su disposición entrelazada les permitía mantener un contacto constante, lo que elimina el efecto «lengüeta».