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El diseño de una metrópolis moderna -un núcleo de rascacielos rodeado por muchos kilómetros cuadrados de distritos comerciales y residenciales densamente poblados- es algo que damos por sentado. Sin embargo, esta disposición requiere tecnología que mueva los cuerpos humanos de manera eficiente y confiable a través de espacios urbanos tridimensionales. En una época en la que las ciudades se expandían en el plano xy y los edificios se alargaban a lo largo del eje z, un ingeniero ambicioso y brillante llamado Frank J. Sprague desarrolló las soluciones de transporte horizontal y vertical que necesitaba la sociedad moderna.
Frank J. Sprague cuando era presidente del Instituto Americano de Ingenieros Eléctricos. Imagen cortesía de Wikimedia Commons
La máquina eléctrica dinamo.
Aunque se le considera ingeniero eléctrico, el trabajo de Sprague se centró en gran medida en el lado electromecánico del espectro de energías renovables. Su larga y sumamente productiva carrera como emprendedor, inventor e innovador es algo difícil de resumir, pero el hilo conductor de su historia es sin duda el motor eléctrico.
Sprague nació en 1857, asistió a la escuela secundaria Drury en Massachusetts y demostró aptitudes para las matemáticas. Luego estudió en la Academia Naval de los Estados Unidos en Annapolis, donde se graduó en 1878 y entró en la Marina como alférez. Sus deberes navales brindaron oportunidades para experimentar con dispositivos eléctricos y asistir a exposiciones de tecnología en Europa. En 1881, mientras estaba asignado al USS RichmondSprague inventó una dinamo invertida, a la que llamó “máquina eléctrica dinamo”, y desde entonces su vida se centró en la búsqueda diligente de la innovación electromecánica.
Un dibujo de un motor eléctrico del propio cuaderno de Sprague. Imagen cortesía de John Sprague/American Experience [Click to enlarge]
Después de dejar la Marina, Sprague aprendió más sobre motores eléctricos como empleado de Edison Company. Su mente activa y disciplinada generó ideas para inventos y, de acuerdo con el ambicioso espíritu empresarial de finales del siglo XIX, dejó su trabajo corporativo y comenzó su propio negocio. Sprague Electric Railway and Motor Company vendió numerosos motores pequeños para diversos tipos de maquinaria industrial y residencial, pero su logro más notable fue la innovadora tecnología de ferrocarriles eléctricos que convirtió la nueva empresa de ingeniería de Sprague en una historia de éxito internacional.
Caballos afuera, motores adentro
A mediados del siglo XIX el transporte urbano era impulsado por caballos. Sin embargo, la transición de los cuadrúpedos a los motores eléctricos fue más suave de lo que se podría pensar, ya que muchas ciudades ya habían instalado rieles en las calles para hacer más eficiente el transporte impulsado por caballos. Así, los rieles ya estaban colocados, a la espera de las innovaciones tecnológicas que permitieran a Sprague superar a sus predecesores y ofrecer un sistema ferroviario eléctrico verdaderamente viable.
Los diseños innovadores de Sprague abarcaron las áreas de sistemas de control, suspensión, frenos y transmisión de potencia. Entre sus diversas mejoras en dispositivos electromecánicos y equipos ferroviarios, quizás la más significativa fue un motor eléctrico autorregulable, es decir, un motor que podía mantener una velocidad constante a pesar de las fluctuaciones de carga. (No soy un experto en motores ni en tranvías, pero dadas las constantes idas y venidas de pasajeros, me lo imagino. sin Si pensaba (como yo) que el frenado regenerativo era una tecnología relativamente nueva, Sprague en realidad la inventó en la década de 1880, pero en su caso, los vehículos eran carritos modestos, no Teslas llamativos, y no llevaban baterías involucradas.
Un tranvía eléctrico de 1880 que circula sobre rieles y funciona con cables aéreos. Imagen cortesía de Wikimedia Commons
Además de las mejoras realizadas por el ingeniero Frank Sprague, el empresario Frank Sprague publicó algunas observaciones que respaldan su sistema. Señaló que la energía eléctrica eliminaría los problemas de salud y la pérdida de valor de la propiedad asociados con una población cada vez mayor de caballos que arrastran carros, y argumentó que con la energía eléctrica «se mantiene la salud y el bienestar de toda la población». Hay aquí un toque de ironía trivial pero divertido: después de que se produjo una falla en el motor durante el desarrollo del primer sistema de tranvía eléctrico en Richmond, Virginia, Sprague necesitó un equipo de mulas para transportar la unidad averiada de regreso al taller.
Sprague enfrentó importantes desafíos técnicos en la construcción del primer sistema de transporte urbano propulsado por electricidad, pero uno tras otro fue dejando paso a su perseverancia y experiencia. El servicio de tranvía eléctrico de Richmond comenzó a funcionar en 1888 y desde allí la tecnología de Sprague se extendió rápidamente por todo Estados Unidos e incluso Europa. Un artículo del historiador Michael Robbins proporciona algunos detalles impresionantes:
El 1 de julio de 1890 eran 914 millas. [of street railway] electrificadas en los Estados Unidos: el doble que las de vapor y más del triple de largas que las líneas de cable. En tres años, 200 sistemas de tranvía fueron o habían sido convertidos, el 50 por ciento por la empresa de Sprague, más del 90 por ciento basado en sus patentes. A finales de 1893, el 60 por ciento de todos los kilómetros estaban electrificados; diez años después, el 98 por ciento.
Concluye que “la manifestación de Richmond marcó un punto de inflexión rara vez visto en la historia de la tecnología”.
El heroico inventor
En 1890, Sprague vendió su Electric Railway and Motor Company y exploró el transporte en la dimensión vertical. Utilizó su amplia experiencia con accionamientos eléctricos para desarrollar reemplazos eléctricos para ascensores hidráulicos y de vapor, y después de unos años, Sprague Electric Elevator Company había entregado cientos de unidades.
Sprague vendió su negocio de ascensores en 1895 y volvió al transporte horizontal, trabajando en sistemas eléctricos para el transporte subterráneo y ferroviario. Se desempeñó como asesor técnico de la Armada durante la Primera Guerra Mundial y murió en 1934 después de una larga vida de innovación y ambiciosa iniciativa empresarial.
Para Frank Sprague, los inventos eran una forma de vida, un aspecto fundamental de su identidad personal. Según el historiador Mark Gallimore, Sprague vio más tarde sus esfuerzos de ingeniería como «aventuras tecnológicas legendarias» y quería ser recordado como un «inventor heroico».
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