Frank Julian Sprague (25 de julio de 1857 - 25 de octubre de 1934) fue un inventor estadounidense que contribuyó al desarrollo del motor eléctrico , los ferrocarriles eléctricos y los ascensores eléctricos . Sus contribuciones fueron especialmente importantes para promover el desarrollo urbano al aumentar el tamaño que las ciudades podían alcanzar razonablemente (a través de un mejor transporte) y al permitir una mayor concentración de negocios en secciones comerciales (a través del uso de ascensores eléctricos en rascacielos ). [1] Se le conoció como el "padre de la tracción eléctrica". Demostrando una aptitud para la ciencia y las matemáticas, Sprague consiguió un nombramiento en la Academia Naval de los EE. UU. en 1874 y, después de graduarse en 1878 y 2 años en el mar, renunció para seguir su carrera en ingeniería eléctrica. [2]
Sprague nació en Milford, Connecticut , en 1857, hijo de David Cummings Sprague y Frances Julia King Sprague, una maestra de escuela [3] : 79 Su madre murió cuando él tenía diez años, y su padre lo envió a vivir con una tía en Nueva York. Asistió a la Drury High School en North Adams, Massachusetts , y se destacó en matemáticas. Después de graduarse de la escuela secundaria, Sprague fue a Springfield, Massachusetts , para tomar un examen de ingreso para West Point , pero de alguna manera inesperadamente estaba tomando el examen de ingreso de cuatro días para la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis, Maryland . [4] Obtuvo la puntuación más alta (otros doce tomaron el examen), y para ir a la escuela necesitaba pedir dinero prestado. Un contratista local y un banco le prestaron cuatro mil dólares, y viajó a Maryland. [3] [ página necesaria ] Allí, se graduó séptimo (de treinta y seis) en la clase de 1878. [5]
Fue comisionado como alférez en la Armada de los Estados Unidos . Durante su posterior servicio naval, primero sirvió en el USS Richmond , luego en el USS Minnesota . [6] : 95 Mientras estaba en Asia, Sprague escribió historias que presentó para el Boston Herald . [3] [ página requerida ] Mientras su barco estaba en Newport, Rhode Island , en 1881, Sprague inventó el tipo invertido de dinamo . Después de ser transferido al USS Lancaster , el buque insignia del Escuadrón Europeo, instaló el primer sistema de timbre de llamada eléctrico en un barco de la Armada de los Estados Unidos. Sprague se tomó licencia para asistir a la Exposición Internacional de Electricidad de 1881 en París y a la Exposición Crystal Palace en Sydenham , Inglaterra, en 1882, donde formó parte del jurado de premios para motores de gas, dinamos y lámparas.
En 1883, Edward H. Johnson , un socio comercial de Thomas Edison , persuadió a Sprague para que renunciara a su comisión naval para trabajar para Edison. [3] : 81 Sprague, que comenzó con un salario de $2500, no estaba contento ni con su salario ni con sus asignaciones. Sprague quería centrarse en los motores, mientras que los motores aburrían a Edison, que estaba consumido en hacer que su iluminación incandescente funcionara. Edison envió a Sprague a dirigir los departamentos de construcción donde Edison había construido centrales eléctricas para sus sistemas de iluminación en Sunbury, Pensilvania , y Brockton, Massachusetts . [3] : 85
Sprague realizó un trabajo importante para Edison, incluida la corrección del sistema de tuberías principales y alimentadores de Edison para la distribución de la estación central.
En 1884, decidió que sus intereses en la explotación de la electricidad estaban en otra parte y dejó Edison para fundar la Sprague Electric Railway & Motor Company. [6] : 96
En 1886, la compañía de Sprague había presentado dos inventos importantes: un motor de velocidad constante, sin chispas, con escobillas fijas, y el frenado regenerativo , [6] : 96 un método de frenado que utiliza el motor de accionamiento para devolver energía al sistema de suministro principal. Su motor fue el primero en mantener una velocidad constante bajo carga variable. Fue inmediatamente popular y fue aprobado por Edison como el único motor eléctrico práctico disponible. Su sistema de frenado regenerativo fue importante en el desarrollo del tren eléctrico y el ascensor eléctrico.
Las invenciones de Sprague incluyeron varias mejoras en los diseños de sistemas de tranvías eléctricos que recolectaban electricidad de líneas aéreas . [7] Mejoró los diseños de un poste de tranvía con resorte que había sido desarrollado en 1885 por Charles Van Depoele , ideó un montaje muy mejorado para los motores de tranvía y mejores diseños de engranajes, [7] y demostró que el frenado regenerativo era práctico. Después de probar su sistema de tranvía a fines de 1887 y principios de 1888, Sprague instaló el primer sistema de tranvía eléctrico exitoso de gran tamaño: el Richmond Union Passenger Railway en Richmond, Virginia , que comenzó a operar con pasajeros el 2 de febrero de 1888. [4] Las colinas de Richmond, que durante mucho tiempo fueron un obstáculo para el transporte, incluían pendientes de más del 10% y fueron un excelente campo de pruebas para la aceptación de su nueva tecnología en otras ciudades, en contraste con los tranvías que subían las pendientes más pronunciadas de Nob Hill en San Francisco en ese momento.
En el verano de 1888, Henry M. Whitney, del West End Street Railway de Boston, había presenciado el arranque simultáneo de varios tranvías con una única fuente de energía y se había apuntado a la conversión. [8] : 10 En enero de 1889, Boston tenía sus primeros tranvías eléctricos, que serían los primeros en América en pasar a ser subterráneos, unos ocho años más tarde, como el metro de Tremont Street [9] , y que se habían vuelto tan populares y dignos de mención que el poeta Oliver Wendell Holmes compuso un verso sobre la nueva tecnología de postes de tranvía y la zapata de contacto chispeante en su ápice: [8] : 10
- Desde entonces, en muchos coches verás
- Una escoba tan simple como puede serlo;
- En cada palo hay una bruja a horcajadas.
- La cuerda que ves en su pierna está atada.
En menos de un año, la energía eléctrica había comenzado a reemplazar a los costosos automóviles tirados por caballos en muchas ciudades. En 1889, se habían iniciado o planeado 110 ferrocarriles eléctricos que incorporaban el equipo de Sprague en varios continentes. En 1890, Edison, que fabricaba la mayor parte del equipo de Sprague, lo compró y Sprague centró su atención en los ascensores eléctricos. Sin embargo, siguió interesado en el uso de la electricidad para el transporte urbano y propuso una importante expansión del metro de Londres en 1901. [10]
El sistema de suministro eléctrico de Sprague supuso una gran ventaja en relación con las primeras líneas aéreas bipolares en forma de U, en uso cotidiano desde 1883 en el tranvía de Mödling y Hinterbrühl .
Al electrificar los tranvías de Richmond, el aumento de la capacidad y la velocidad de los pasajeros le dieron a Sprague la idea de que se podían lograr resultados similares en el transporte vertical: ascensores eléctricos . Se dio cuenta de que aumentar la capacidad de los huecos de los ascensores no solo ahorraría tiempo a los pasajeros, sino que también aumentaría las ganancias de los edificios altos, con una altura limitada por el espacio total del piso ocupado en los huecos por ascensores hidráulicos lentos.
En 1892, Sprague fundó la Sprague Electric Elevator Company. [11] Trabajando con Charles R. Pratt, desarrolló el ascensor eléctrico Sprague-Pratt, el primero de los cuales se instaló en el edificio Postal Telegraph en 1894. [12] La empresa desarrolló el control de piso, ascensores automáticos, control de aceleración de las seguridades de las cabinas y una serie de ascensores de carga. El ascensor Sprague-Pratt funcionaba más rápido y con cargas mayores que los ascensores hidráulicos o de vapor, y se habían instalado 584 ascensores en todo el mundo. Sprague vendió su empresa a la Otis Elevator Company en 1895.
La experiencia de Sprague con los ascensores eléctricos le llevó a idear un sistema de unidades múltiples de funcionamiento de los ferrocarriles eléctricos, que aceleró el desarrollo de la tracción eléctrica . En el sistema de unidades múltiples, cada vagón del tren lleva motores de tracción eléctrica. Por medio de relés activados por cables de la línea del tren, el ingeniero (o maquinista ) ordena a todos los motores de tracción del tren que actúen juntos. En el caso de los trenes más ligeros, no se necesitan locomotoras , por lo que cada vagón del tren puede generar ingresos. Cuando se utilizan locomotoras, una persona puede controlarlas todas.
El primer pedido de unidades múltiples de Sprague fue del South Side Elevated Railroad (el primero de varios ferrocarriles elevados conocidos localmente como "L" ) en Chicago, Illinois . Este éxito fue rápidamente seguido por importantes contratos de unidades múltiples en Brooklyn, Nueva York , y Boston, Massachusetts .
De 1896 a 1900, Sprague formó parte de la Comisión de Electrificación de la Terminal del Ferrocarril Central de Nueva York , incluida la Grand Central Station de la ciudad de Nueva York , donde diseñó un sistema de control automático de trenes para garantizar el cumplimiento de las señales de la vía. Fundó la Sprague Safety Control & Signal Corporation para desarrollar y construir este sistema. Junto con William J. Wilgus , diseñó el sistema de tercer riel de contacto inferior Wilgus-Sprague utilizado por los ferrocarriles que conducían a la Grand Central Terminal. [13]
Durante la Primera Guerra Mundial , Sprague formó parte del Consejo Consultivo Naval. Luego, en la década de 1920, ideó un método para hacer funcionar de manera segura dos ascensores independientes, uno local y otro exprés, en un solo hueco, para conservar espacio en el piso. Vendió este sistema, junto con sistemas para activar los sistemas de seguridad de la cabina del ascensor cuando la aceleración o la velocidad eran demasiado grandes, a la Westinghouse Company .
Los avances de Sprague en el campo de la tracción eléctrica permitieron que las ciudades crecieran más, mientras que su desarrollo del ascensor permitió una mayor concentración en las zonas comerciales y aumentó la rentabilidad de los edificios comerciales. Las invenciones de Sprague hicieron posible los modernos sistemas de trenes ligeros y de tránsito rápido , que hoy en día siguen funcionando según los mismos principios.
El emblemático material rodante Sprague-Thomson del metro de París , en servicio entre 1908 y 1983, todavía hoy se conoce como les rames Sprague (" trenes Sprague ").
Los motores de Sprague se utilizaron en lugares tan lejanos como el puerto de Sídney , en Australia. Un motor eléctrico Lundell de cinco caballos de fuerza utilizado en el astillero de Cockatoo Island entre 1900 y 1980 se encuentra actualmente en la colección del Museo Nacional de Australia en Canberra . [14]
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Sprague fue galardonado con la medalla de oro en París en la Exposición Internacional de Electricidad de 1889, [15] el gran premio en la Exposición de Compra de Luisiana en 1904, [15] la Medalla Elliott Cresson en 1904, [15] y la Medalla Edison del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos (ahora Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos ), por "logros meritorios en ciencia eléctrica, ingeniería y artes como se ejemplifica en sus contribuciones a las mismas" en 1910. [1]
Además, recibió la Medalla Franklin en 1921 y se le concedió póstumamente la Medalla de Oro John Fritz en 1935. [15]
Sprague se casó dos veces, primero con Mary Keatinge, [ aclaración necesaria ] y después con Harriet Chapman Jones. [1] Frank y Mary tuvieron un hijo, Frank Desmond. [ ¿Quién? ] [16] Frank y Harriet tuvieron dos hijos y una hija: Robert C. Sprague (también inventor), Julian K. y Frances A. [17] [ cita requerida ] Recordando a su padre, Robert escribió en 1935:
Durante toda su vida y hasta su último día, Frank Sprague tuvo una capacidad prodigiosa para el trabajo... Y una vez que se decidía por un nuevo invento o una nueva línea de trabajo, era incansable y siempre luchaba por mejorar. Tenía una mente brillantemente despierta y no soportaba ningún compromiso a medias. Su interés por su trabajo nunca cesó; sólo unas horas antes de terminar, pidió que le trajeran a su cabecera un modelo recién diseñado de su último invento. [ Esta cita necesita una cita ]
Sprague murió el 25 de octubre de 1934. [1] Fue enterrado con todos los honores de la Marina de los EE. UU. en el Cementerio Nacional de Arlington en Virginia. [1] [18] Su esposa Harriet fue enterrada con él después de su muerte en 1969. Después de la muerte de Sprague, Harriet entregó una cantidad sustancial de material de su colección a la Biblioteca Pública de Nueva York , donde permanece hoy accesible al público a través de la división de libros raros. [19] Otros documentos, incluidos seis volúmenes de cartas de felicitación y fotografías presentadas a Sprague con motivo de su 75 cumpleaños, se conservan en la Biblioteca Chapin, Williams College . [20]
En 1959, Harriet Sprague donó fondos para el edificio Sprague en el Shore Line Trolley Museum en East Haven, Connecticut , no lejos de la casa de la infancia de Sprague en Milford. El museo es el museo de tranvías en funcionamiento más antiguo de los Estados Unidos y tiene una de las colecciones más grandes de artefactos relacionados con tranvías en los Estados Unidos.
El hijo de Frank, Robert C. Sprague, fundaría y dirigiría la Sprague Electric Company como presidente (1926-1953) y director ejecutivo (1953-1987). En su apogeo, Sprague Electric empleaba a 12.000 personas en todo el mundo y contaba con plantas en Escocia, Francia, Italia y Japón, además de varias ubicaciones en los Estados Unidos, para convertirse en un fabricante líder de condensadores y otros componentes electrónicos. Sprague Electric fue finalmente adquirida por General Cable en 1979 y luego por Vishay Intertechnology en 1992. [21]
El nieto de Frank y Harriet, Peter Sprague, un empresario, se convertiría en el director ejecutivo de National Semiconductor (1965-1995).
En 1999, sus nietos, John L. Sprague y Peter Sprague, cortaron la cinta y pusieron en marcha un motor Sprague de 1884 en una nueva exhibición en el Shore Line Trolley Museum , donde una exhibición permanente, "Frank J. Sprague: inventor, científico, ingeniero", cuenta la historia del papel del "padre de la tracción eléctrica" y el papel de la electricidad en el crecimiento de las ciudades.
En 2012, el Museo del Tranvía de Pensilvania adoptó un gato callejero y lo bautizó con el nombre de Sprague: Frank, el gato del tranvía. [22]
En 2017, Sprague fue el protagonista de un episodio de la temporada 29 de American Experience , una serie documental que se transmitió en las estaciones de televisión de PBS . Titulada The Race Underground , narraba en parte los inicios de la red de tranvías de la MBTA del área de Boston y describía a Sprague como "El héroe olvidado del metro estadounidense". [23]
Los ingenieros eléctricos de todo el país estaban al tanto de lo que estaba sucediendo en Boston, incluidos los miembros de AlEE. El Manual de AlEE de 1900 informó que la Reunión General de 1890 celebrada en Boston incluyó un recorrido por las instalaciones del West End. El Secretario en ese momento escribió: "Este fue el sistema más extenso de trabajo ferroviario eléctrico propuesto hasta entonces y, al concederse todas las instalaciones para su inspección exhaustiva, la ocasión resultó ser de gran interés". Sorprendentemente, el proyecto avanzó muy rápidamente, sin vacilaciones ni falsos comienzos. Cada línea de la compañía fue reconstruida, electrificada y luego puesta en servicio. El último caballo finalmente fue retirado en algún momento de 1897.
