La planta generadora hidroeléctrica de Ames , construida en 1890 cerca de Ophir, Colorado , fue uno de los primeros (si no el primero) sistema comercial en producir y transmitir electricidad de corriente alterna (CA) para uso industrial y una de las primeras plantas hidroeléctricas de CA jamás construidas. [1] Comenzó a funcionar en 1891 y fue construida por Westinghouse Electric alrededor de dos de sus grandes alternadores . Uno se instaló en el valle como generador y fue impulsado por agua. Estaba conectado por una línea de transmisión de 2,6 millas (4,2 km) al segundo alternador utilizado como motor en la mina Gold King para impulsar la operación minera. La instalación ha cambiado y mejorado a lo largo de los años, pero todavía está en funcionamiento. Ahora está en la Lista de hitos del IEEE . [2]
La necesidad de alimentar un molino de estampillas para procesar el mineral en la mina Gold King, en las montañas cerca de Ophir, Colorado, llevó al principal accionista Lucien L. Nunn a buscar una alternativa menos costosa al molino de vapor alimentado con madera del lugar. El combustible de madera escaseaba en las minas a 12.000 pies de altura y el carbón no se podía utilizar porque no había un ferrocarril que condujera a la mina. El río San Miguel, 3000 pies cuesta abajo a 3 millas de la mina, parecía ser una buena fuente de energía, pero algunos de los métodos de transmisión de la energía, incluido el aire comprimido impulsado por agua y las transmisiones por correa, no parecían factibles. El hermano de Lucien, Paul, un ingeniero eléctrico , comenzó a estudiar el uso de motores eléctricos para impulsar la planta. Se descubrió que un sistema eléctrico de corriente continua de 220 voltios era demasiado caro debido al tamaño de los conductores de cobre necesarios para transmitir un voltaje tan bajo a las distancias que estaban contemplando. Un sistema de corriente alterna de alto voltaje parecía más prometedor, por lo que se contactaron con Westinghouse Electric, con sede en Pittsburgh, Pensilvania , en 1890 y los convencieron de suministrar un sistema impulsado por electricidad basado en tecnología de corriente alterna. [3]
El sistema de CA fue diseñado e instalado por los empleados de Westinghouse VG Converse, Lewis B. Stillwell , Charles F. Scott y Ralph D. Mershon con la ayuda de estudiantes de ingeniería que reclutaron de la Universidad de Cornell . [4] En el verano de 1890, Westinghouse entregó el equipo y los ingenieros lo instalaron más tarde ese invierno. El sistema consistía en dos alternadores monofásicos Westinghouse idénticos de 100 hp (el más grande que la compañía fabricó en ese momento). Uno se instaló en una casa de generadores, inicialmente solo un cobertizo de madera, en el pequeño asentamiento de Ames donde los arroyos Howard Fork y Lake Fork se unían para formar el río San Miguel , en las afueras de Ophir. Utilizado como generador, producía CA monofásica de 3000 voltios y 133 hercios. El motor era accionado por una rueda Pelton de seis pies bajo una columna de agua de 320 pies (98 m) transportada por una tubería de acero de 2 pies de diámetro suministrada por Howard Fork y Lake Fork, así como por embalses naturales cuesta arriba desde la planta. [5] La electricidad se transmitía 2,6 millas (4,2 km) montaña arriba hasta la mina a través de dos cables de cobre desnudo montados en postes utilizando brazos transversales de Western Union con aisladores. Los costos totales del cable fueron de aproximadamente US$700, aproximadamente el 1% del costo estimado para una línea de corriente continua. En la mina, el segundo alternador Westinghouse de 100 hp se instaló en el papel de un motor de CA síncrono para impulsar el tren de estampación. Un motor de inducción monofásico más pequeño (un nuevo tipo de motor desarrollado a partir de patentes que Westinghouse había licenciado al inventor Nikola Tesla ) se instaló como motor de arranque para hacer girar el alternador más grande hasta que coincidiera con la velocidad síncrona del generador. [3]
El sistema eléctrico se puso en funcionamiento el 19 de junio de 1891 y funcionó de forma continua durante los primeros 30 días. La planta entera requería de 15 a 20 asistentes para su funcionamiento. Los instrumentos y controles eran rudimentarios, voltímetros y amperímetros de equilibrio gravitacional de tipo solenoide montados sobre tablas de madera lacada. Los trabajadores tenían que tener especial cuidado debido a los altos voltajes utilizados. La energía se conectaba cerrando simples interruptores de cuchilla y el sistema se apagaba (el circuito eléctrico se "abría") cuando un trabajador agarraba una línea de conexión en el poste de energía y la sacaba del enchufe estilo arco eléctrico montado en el poste (una maniobra a veces peligrosa que producía arcos de alto voltaje de 6 a 8 pies (1,83 m a 2,44 m) de largo). [3] Un problema continuo era reparar los daños causados por los rayos, algo común en la ubicación montañosa. Los alternadores se colocaron sobre plataformas de roble empapadas en parafina para agregar aislamiento y los ingenieros de Westinghouse probaron varios tipos de pararrayos . Los alternadores fueron diseñados con piezas desmontables haciendo la tarea de repararlos un poco más fácil.
Con el éxito de la planta, los Nunn comenzaron a instalar sistemas similares en sus otras operaciones mineras. En 1896, la planta de Ames fue reconstruida con un nuevo sistema bifásico con nuevos generadores y motores de inducción junto con transformadores elevadores para aumentar la potencia a 10.000 voltios para una transmisión a mayor distancia. [6] También se amplió el suministro de agua.
La planta de Ames pasó a formar parte de la Telluride Power Company de Nunn, que más tarde pasaría a formar parte de la Western Colorado Power Company, formada como una subsidiaria de propiedad absoluta de Utah Power and Light . [7] Public Service Company adquirió la planta junto con otras propiedades de Colorado Ute en 1992. [8]
Una central eléctrica de 1905 todavía está en servicio para Public Service Company, una subsidiaria de Xcel Energy , [8] con dos ruedas Pelton que alimentan un solo generador General Electric de 1904 , con una salida de 2400 voltios y 1082 amperios a una velocidad de 225 RPM.
La central eléctrica de Ames se construyó al final de una década en la que se produjo una rápida expansión del uso de la corriente alterna como formato de transmisión de energía. Durante este período, Westinghouse competía duramente con otras empresas de corriente alterna, así como con la Edison Electric Company de Thomas Edison , basada en corriente continua. Incluso había estallado una campaña de propaganda/" guerra de corrientes " entre Westinghouse y Edison. Westinghouse Electric consideró el proyecto de Ames como una excelente manera de demostrar la capacidad del sistema de corriente alterna que habían estado desarrollando desde que instalaron sus primeros sistemas de iluminación basados en transformadores de corriente alterna en Great Barrington, Massachusetts , en marzo de 1886. [3] [9]
La central hidroeléctrica Ames, construida en 1891, es una de las centrales eléctricas más antiguas que produce y transmite corriente alterna con fines industriales. [10] Fue un mes anterior al sistema de transmisión de energía de la presa Lauffen a Frankfurt en la Exposición Electrotécnica Internacional , que alimentaba luces y algunos motores eléctricos. [11]
Como planta hidroeléctrica en los EE. UU., fue precedida por la Willamette Falls Electric Company con sede en Oregón, la primera instalación de generación hidroeléctrica de CA, en 1889, que incluía una línea de transmisión de 14 millas (23 kilómetros) de largo a Portland , utilizada para alimentar la iluminación de arco . [12] [13] La planta de energía hidroeléctrica más antigua que suministraba un sistema de transmisión comercial para corriente alterna era la planta de energía Thorenberg cerca de Lucerna en Suiza . La planta comenzó a operar en mayo de 1886 y alimentó 1.800 voltios a una línea de transmisión de casi 3 millas (4,8 km) de largo. Se transformó a 100 voltios para iluminar algunos hoteles y restaurantes en el centro de la ciudad. [14]
La planta original de Ames/Gold King también es notable por el pequeño motor de arranque utilizado, un uso temprano del motor de inducción , un nuevo diseño eficiente sin conmutador que luego se volvería común. Westinghouse había obtenido la licencia de la patente del motor de Nikola Tesla dos años antes y estaba siendo desarrollado por Charles F. Scott , pero los problemas de ingeniería y la escasez general de efectivo por la que atravesaba la empresa estaban frenando el desarrollo. [15] Westinghouse finalmente presentó su sistema de transmisión/motor polifásico "Tesla" en 1893. [16]
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