La Planta de Generación Hidroeléctrica 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 construido. [1] Entró en funcionamiento en 1891 y fue construido por Westinghouse Electric alrededor de dos de sus grandes alternadores . Uno de ellos estaba instalado en el valle como generador y accionado por agua. Estaba conectado mediante una línea de transmisión de 4,2 km (2,6 millas) al segundo alternador utilizado como motor en la mina Gold King para impulsar la operación minera. Las instalaciones han sido modificadas y mejoradas a lo largo de los años, pero todavía están en funcionamiento. Ahora está en la Lista de hitos del IEEE . [2]
La necesidad de alimentar un molino de sello para procesar 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 de madera en el sitio. 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 para transmitir 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 investigar el uso de motores eléctricos para impulsar la planta. Un sistema eléctrico de corriente continua de 220 voltios resultó 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 pusieron en contacto con Westinghouse Electric , con sede en Pittsburgh, Pensilvania , en 1890 y los convencieron para que les suministraran un sistema impulsado por electricidad basado en tecnología de corriente alterna. [3]
El sistema de aire acondicionado 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 ese mismo invierno. El sistema constaba de dos alternadores monofásicos Westinghouse idénticos de 100 CV (el más grande que fabricaba la empresa en ese momento). Uno de ellos se instaló en una casa generadora, 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 , 133 Hercios. Fue impulsado por una rueda Pelton de seis pies bajo una cabeza de agua de 320 pies (98 m) transportada en 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 4,2 km (2,6 millas) montaña arriba hasta la mina a través de dos cables de cobre desnudos montados en postes utilizando crucetas de Western Union con aisladores. Los costos totales del cableado fueron de aproximadamente 700 dólares estadounidenses, alrededor del 1% del costo estimado para una línea de corriente continua. En la mina se instaló el segundo alternador Westinghouse de 100 CV como motor de CA síncrono para accionar el molino de estampado. Se instaló un motor de inducción monofásico más pequeño (un nuevo tipo de motor desarrollado a partir de patentes que Westinghouse había obtenido del inventor Nikola Tesla ) como motor de arranque para hacer girar el alternador más grande hasta igualar la velocidad sincrónica del generador. [3]
El sistema de energía entró en funcionamiento el 19 de junio de 1891 y funcionó de forma continua durante los primeros 30 días. Toda la planta requirió de 15 a 20 empleados para su funcionamiento. Los instrumentos y controles eran rudimentarios, balanza de gravedad tipo solenoide , voltímetros y amperímetros montados sobre tablas de madera lacada. Los trabajadores tuvieron que tener especial cuidado debido a los altos voltajes utilizados. La energía se conectó cerrando simples interruptores de cuchilla y el sistema fue apagado (el circuito eléctrico "abierto") cuando un trabajador agarró una línea de conexión en el poste de energía y la sacó del enchufe estilo arco eléctrico montado en el poste (un maniobra en algún momento peligrosa que produjo arcos de alto voltaje de 6 a 8 pies (1,83 m a 2,44 m) de largo). [3] Un problema continuo era la reparación de los daños causados por los rayos, algo común en esta zona 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, lo que facilita un poco la tarea de repararlos.
Ante 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 energía 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 Nunn's Telluride Power Company, que más tarde pasaría a formar parte de Western Colorado Power Company, formada como una subsidiaria de propiedad total 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 antigua 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 estaba en dura competencia con otras compañías de aire acondicionado, así como con Edison Electric Company, de corriente continua de Thomas Edison . Incluso había estallado una campaña de propaganda/" guerra de corrientes " entre Westinghouse y Edison. Westinghouse Electric consideró el proyecto Ames como una excelente manera de demostrar la capacidad del sistema de CA que habían estado desarrollando desde que instalaron sus primeros sistemas de iluminación basados en transformadores de CA en Great Barrington, Massachusetts , en marzo de 1886. [3] [9]
La central hidroeléctrica Ames de 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 de 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 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 hasta Portland , utilizada para alimentar iluminación de arco . [12] [13] La central hidroeléctrica más antigua que suministraba un sistema de transmisión comercial de corriente alterna era la central eléctrica de Thorenberg, cerca de Lucerna , en Suiza . La planta comenzó a funcionar en mayo de 1886 y alimentó con 1.800 voltios una línea de transmisión de casi 4,8 km (3 millas) de largo. Fue transformado a 100 voltios para iluminar algunos hoteles y restaurantes de la zona céntrica de la ciudad. [14]
La planta original de Ames/Gold King también se destaca por el pequeño motor de arranque utilizado, un uso temprano del motor de inducción y un nuevo diseño eficiente sin conmutador que más tarde se convertiría en algo común. La patente del motor había sido licenciada por Westinghouse a Nikola Tesla dos años antes y estaba siendo desarrollada 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 introdujo su sistema de motor/transmisión polifásico "Tesla" en 1893. [16]
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