Fig. 1. Aparato de Galileo Ferrarís para generar un campo magnético rotativo. Primer modelo (1885). Conservado en el Instituto Electrotécnico Nacional "Galileo Ferrarís" de Turín (Italia).
Historia de las máquinas eléctricas
7. La corriente alterna
El progresivo desarrollo de la Electrotecnia forzó a producir cada vez más y más para conseguir satisfacer un consumo creciente, de un bien que en relativo poco tiempo pasó a ser de una utilización ornamental y poco extendida, a un bien deseado y bastante generalizado entre todas las clases sociales.
Mientras que la demanda se centró en iluminación, para manzanas y hasta barrios residenciales, el generador podía instalarse en la misma zona, con los inconvenientes derivados de su proximidad. A medida que la demanda aumentaba, los inconvenientes también lo hacían. Hubo que pensar en alejar los centros de generación y entonces parte de la energía se disipaba por el camino encareciendo, y a veces haciendo imposible de llegar, esta. También se observó que la naturaleza ofrecía grandes cantidades de energía potencialmente transformable en electricidad. Pero nuevamente esta se encontraba lejos de los lugares donde era necesaria.
La corriente continua no valía para ser transportada, pero sí la alterna, como se demostró en una histórica experiencia celebrada durante la Exposición de Francfort en 1891. Ante un hecho tan evidente, la solución era transportar en alterna. Nuevo dilema; ¿Qué se hacía con la alterna en los centros de consumo si los receptores, lámparas y motores, funcionaba con continua?
La solución vino de Italia. Allí, concretamente en Turin, Galileo Ferraris encontró el "principio del campo magnético giratorio", que sería de una importancia vital para el futuro de los motores que funcionaban con corriente alterna. Aunque él no le dio excesiva importancia otros como von Dolivo — Dobrowolsky o Tesla supieron utilizar el principio del italiano, para una aplicación útil.
Creado el motor de alterna, ya no había ningún inconveniente para producir, transportar y consumir en alterna. Comenzaba un nuevo periodo en la ingeniería eléctrica.
Hubo que diseñar grandes máquinas que transformaran las energías naturales de los saltos de agua o las generadas en las calderas de vapor, en eléctrica. Estas máquinas crecieron hasta alcanzar miles de caballos transformados en otros miles de kilovatios. Hubo que crear transformadores que elevaran las, relativas pequeñas tensiones de los generadores a grandes valores para un transporte cada vez más importante. Hubo que estudiar materiales y formas para los aisladores que cada vez tenían que soportar tensiones de servicio mayores y en consecuencia más peligrosas. Hubo que fabricar motores capaces de consumir esta forma de corriente de una manera rentable y eficaz, superando los innumerables obstáculos que estos motores presentaban frente a los ya veteranos de continua con múltiples prestaciones.
Es significativo que todo esto nos lleva hasta los últimos años del siglo XIX o los primeros del XX. El siglo XIX había sido fructífero, por lo menos en el campo de la ingeniería eléctrica, ya que desde 1831 en que Faraday había descubierto la ley de la inducción, hasta 1901 en que Charles Brown patentó el primer turboalternador, habían pasado 70 años pero se había descubierto, inventado, construido, ensayado y aplicado casi todo lo que hoy en día se utiliza en Electrotecnia: Generadores de continua, motores de la misma naturaleza, lámpara de incandescencia, transformadores, motores de corriente alterna monofásicos y trifásicos, alternadores de polos salientes y de rotor cilindrico.
En la última década del pasado siglo, la electricidad comenzaba a producirse y a consumirse tal y como hoy lo hacemos.
7.1. EL CAMPO MAGNÉTICO GIRATORIO
La mayor objeción que se oponía a la corriente alterna por parte de sus detractores, era la no existencia de motores que funcionasen con corriente de esta naturaleza. Teóricamente se sabía, sin lugar a dudas, que cualquier motor de corriente continua podía funcionar con corriente alterna, porque al cambiar el sentido de la corriente en los devanados del inducido, también lo hacía en los del inductor (electroimanes) o sea en el campo magnético. Al cambiar el sentido de ambos arrollamientos a la vez, el sentido de giro quedaba invariable.
Pero en la práctica no ocurrían las cosas en formas tan sencillas y evidentes. La variación de la corriente alterna es tan rápida (se produce tantas veces por segundo) que los campos magnéticos, también variables, producen toda índole de perturbaciones y en todos los rincones del motor, sobre todo en el instante de la inversión en el colector, por lo que la alimentación por corriente alterna de un motor de corriente continua se hace de todo punto imposible.
Muchos años más tarde, con motores de diseño especial se consiguió dominar estas perturbaciones o fenómenos secundarios, aunque hoy por hoy el motor de corriente alterna con colector constituye una máquina verdaderamente delicada. En los tiempos en que era necesaria esta simbiosis, corriente alterna/corriente continua, no se contaba con recursos para superar todas la dificultades que se presentaban.
La solución a este gran problema llegó por derroteros muy diferentes. El italiano Galileo Ferraris, en el año 1885, había realizado en Turín experimentos con corrientes alternas independientes. Estas corrientes las tomaba iguales en intensidad y frecuencia, pero desfasadas entre sí en el tiempo, es decir, alcanzaba sus máximos, mínimos y ceros de valor en instantes diferentes.
Ferraris colocó estos devanados, dos, por los que circulaban estas corrientes iguales y desfasadas sobre un bastidor mecánicamente fijo. Tuvo ocasión de comprobar que en el espacio interior de este bastidor aparecía un campo magnético, algo nada extraño por otra parte pues sabía que era creado por estas corrientes "inductoras". Lo curioso y original era su comportamiento: El campo generado era rotativo, era lo que se llamó un "campo magnético giratorio", porque se desplazaba angularmente a una velocidad que dependía de la frecuencia de la corriente que se estaba empleando en generarlo. El resultado práctico era que el campo se comportaba como si los devanados que lo creaban, o el bastidor que hacía de soporte, estuvieran girando y no fijos como en realidad ocurría. El campo magnético que debía estar inmóvil se desplazaba, realizando un movimiento periódico.
Ferraris colocó en el interior de este campo móvil un cuerpo conductor, solidario con un eje, que le permitía moverse alrededor de este. Concretamente este conductor era un cilindro de cobre. Sobre este cuerpo se generaban unas corrientes que provocaban que girase sobre su eje al ser "arrastradas" las corrientes por la rotación del campo en virtud de la fuerza de atracción provocada por una corriente y un campo magnético.
Galileo Ferraris construyó varios modelos, de aparatos, para comprobar la existencia de este campo magnético nuevo y poder estudiarlo, durante los años 1885 y 1886 (Figuras 1, 2 y 3).
Ferraris no dio importancia al descubrimiento hecho por él. Tres años después, en 1888, en una revista italiana de electricidad describía con gran esmero y todo lujo de detalles, su experiencia en un artículo titulado: "Rotaciones electrodinámicas producidas por corrientes alternas". En este trabajo afirmaba que el procedimiento descrito no tendría ninguna aplicación práctica e industrial, pues un motor construido según el principio del "campo magnético giratorio", no sería capaz de convertir en trabajo mecánico la energía eléctrica de alimentación, ni con mucho en un 55%. Estaba muy lejos de la verdad, una vez más un científico cometía un error descomunal de previsión.
Con el paso de los años estos motores más conocidos como de inducción, serían la fuente de fuerza motriz, a partir de la electricidad, más extendida. El también conocido como "principio de Ferraris" no sólo tuvo utilización práctica y rentable en los motores sino que se aplicó a otras en la ingeniería eléctrica como son contadores o aparatos de medida.
Si el motor de corriente alterna empezaba a vislumbrarse, los obstáculos para aplicar la corriente de esta naturaleza comenzaban a superarse, pues uno de los argumentos en contra se centraba en la carencia de receptores, argumento rebatido ya por los hechos. Pero todavía faltaba construir estos motores y demostrar que, como mínimo, podían competir con los de corriente continua totalmente impuestos en aquella época.
Esta labor no correspondería al profesor Galileo Ferraris, sino a una serie de entusiastas del nuevo sistema de la corriente alterna, de uno y otro lado del Océano.
7.2. NACIMIENTO DEL MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA
Aunque se pueda pecar de reiterativo, otra vez se ha de insistir en que "la necesidad hace al órgano". La creciente necesidad de utilización de la corriente alterna forzó a que se creará un motor de esta naturaleza. Es por esto que por los mismos años e independientemente de Galileo Ferraris, aparecieron diferentes ingenios basados en la misma idea, pero sin conocer los trabajos del italiano.
Independientemente de Ferraris y antes de que este lo diera a conocer mediante su publicación, Nikola Tesla se había ocupado en experimentar un motor basado en principios que en esencia coincidían con los del italiano. En 1887 ya poseía una patente en los Estados Unidos sobre este motor.
Ferraris utilizaba dos corrientes para producir el campo y en consecuencia cuatro hilos de alimentación. Tesla llegó a la conclusión de que el proceso se conseguía mejor con tres corrientes, en consecuencia con seis conductores, lo que limitaba bastante la posibilidad de usar el sistema. En un estudio muy detenido llegó a la conclusión y convencimiento de que las tres corrientes utilizadas, iguales y desfasadas un tercio del periodo (120º), eran dos a dos sumadas iguales a la tercera y de sentido contrario, pudiéndose considerar cada una como el retorno de las otras dos. Si se "conectaban" convenientemente los tres arrollamientos como por ejemplo uniendo sus comienzos y conectando sus finales a la línea de alimentación, bastarán tres conductores únicamente para suministrar energía eléctrica al motor. Esta sería la forma actual de utilización de la corriente eléctrica alterna.
Por la misma época trabajaba también en el desarrollo de los motores de inducción (o Asincronos), en Berlín, el ingeniero de la A.E.G. Michael von Dolivo-Dobrowolsky. Este ingeniero buscaba el desarrollo de un motor de alterna utilizable.
Aunque la opinión de Ferraris, sobre el bajo rendimiento de las posibles máquinas que se basaran en el campo giratorio, era compartida por muchos expertos de su tiempo, Dolivo-Dobrowolsky no aceptó esta premisa y continuó trabajando en su motor, centrándose sobre todo en la investigación de la influencia que podía tener el número de fases en la generación del campo magnético giratorio.
Llegó a la conclusión de que para lograr el campo magnético más favorable, económicamente, era necesario utilizar el sistema trifásico al que le dio el nombre (como ya se vio con anterioridad) de "corriente giratoria" en una clara alusión a los efectos que es capaz de producir.
Von Dolivo-Dobrowolsky parece que fue el primero que construyó un motor de corriente alterna asincrono, utilizable. Esto ocurría en 1889 y fue presentado a la opinión científica en un trabajo titulado: "Inducido para motores de corriente alterna" publicado el 8 de Marzo de ese mismo año.
El primer motor, experimental ya dio unos resultados aceptables, (Figura 4). No hacía ruidos excesivos, arrancaba con cierta facilidad y tenía una potencia aproximada de un octavo de caballo.
La forma del motor original y de sus predecesores se diferencia bastante de los actuales, pero sobre todo en el estator pues el rotor ha sufrido muy pocas variaciones hasta nuestros días.
A pesar de los inconvenientes que presentaba el desarrollo de lo que no se tenía ninguna experiencia, la A.E.G. ya expuso en la Exposición de Francfort de 1891 un motor trifásico que giraba a 600 revoluciones por minuto y que suministraba una potencia de 100 C.V, totalmente desarrollado por von Dolivo-Dobrowolsky.
El motor funcionaba en Francfort alimentado por energía procedente de la ciudad de Lauffen, a orillas del río Neckar, a 175 kilómetros de distancia. El éxito de esta sensacional experiencia, como en su momento ya se comentó, abrió al motor asincrono un amplio abanico de posibilidades.
En este mismo año la empresa colocó en el mercado, para satisfacer la demanda, una primera serie de motores trifásicos de este tipo en una gama de potencias que iban desde medio caballo hasta diez caballos. Estos ya presentaban unas cuantas mejoras sobre el de la Exposición y mucho más sobre el original.
Tanto el ingeniero como la empresa fueron conscientes inmediatamente de las grandes posibilidades que ofrecía el motor asincrono con un rotor llamado por su forma de "jaula de ardilla", por su sencillez, robustez y prestaciones. Un gran problema lo presentaba el arranque. Von Dolivo-Dobrowolsky no cesó en sus investigaciones y ya en 1892 construyó un rotor denominado de "doble jaula" que facilitaba considerablemente el arranque con una gran sencillez y originalidad, que se ha utilizado ampliamente hasta nuestros días.
Antes de que finalizara el siglo la empresa alemana ya fabricaba motores con este tipo de arranque aunque, como suele ocurrir a menudo, el descubrimiento de su ingeniero no despertó la expectación que se merecía, aunque en honor a la verdad fue otro de los adelantados a su tiempo.
El problema del arranque preocupaba bastante como lo demuestra la exposición, que sobre este tema, de von Dolivo-Dobrowolsky en la Asociación Electrotécnica de Berlín en 1893: "Los anillos rozantes, necesarios para el arranque me han sido siempre molestos, y consideré su eliminación, incluso en los motores de potencia superior a los 10 C.V., como la primera meta a conseguir. He proseguido trabajando en este sentido para poder aplicar el mismo inducido sencillo a motores mayores, y hoy día, me encuentro ante la posibilidad de comunicarles que este problema ya esta resuelto. La Allgemeine Elektricitäts — Gesellschaft ha enviado recientemente a la Exposición de Chicago una serie de motores sin colector ni anillos rozantes, entre ellos, uno de 50 C.V. nominales".
En relación con un invento de tales consecuencias e importancia, no se puede conceder la paternidad a un único investigador debido a que la idea flotaba por aquel tiempo en el ambiente por lo que sólo faltaba la chispa que la hiciera germinar, y esto ocurrió en varios puntos a la vez y de forma espontánea.
Llamó la atención, y no deja de ser curioso, que a la vez que Tesla llegaron a idénticas conclusiones inventores que nada tenían que ver con él.
Uno de estos fue el ingeniero de Offenburg (Badén) llamado F.A. Haselwander que intentado reconstruir un motor de corriente continua desarrolló, por casualidad, un motor de corriente alterna hasta sus últimas consecuencias, haciéndolo funcionar en Octubre de 1887 en Offenburg.
El otro fue Bradley que en los Estados Unidos también utilizó la corriente trifásica en lugar de la bifásica.
Todo esto nos muestra que no era de extrañar que el asunto de las patentes estuviese bastante confuso. Esto era todavía más complicado si cabe en Europa, motivo por el que ni Haselwander ni Tesla obtuvieron los frutos que se merecían, a consecuencia de esta confusa y compleja situación jurídica.
7.3. LA GENERACIÓN DE CORRIENTE ALTERNA
Hasta finales del siglo XIX el motor de arrastre de los generadores eléctricos de las fábricas de energía era casi exclusivamente la máquina de vapor. Aunque también es cierto que se construían centrales que aprovechaban "la hulla blanca", como empezaba a llamarse al agua de los saltos, durante la última década del siglo, cuando se necesitaban grandes cantidades de energía en zonas industriales, portuarias y grandes metrópolis, allí no se disponía de saltos de agua y había que recurrir al vapor como fuerza de arrastre exclusiva, por otra parte allí donde abundaba la energía hidráulica no había grandes consumos de electricidad como era el caso de Suiza o Escandinavia.
Podría argumentarse que el transporte de energía eléctrica, a gran distancia, estaba resuelto desde 1891. Sin embargo desde el punto de vista económico y de seguridad, tendrían que pasar varios años todavía para que fuese una solución. Lo cierto es que la producción de grandes potencias estaba servida, casi exclusivamente, por el vapor de agua.
Pocos meses después de clausurarse la ya mencionada Exposición de Francfort, en 1891. los empleados de la casa Oerlikon, que tanto éxito había obtenido en la citada Exposición, Charles Brown y Walter Boveri, se asociaron constituyendo una compañía de construcción de maquinarias, conocida como Brown Boveri, con sede en la ciudad suiza de Badén.
La empresa creció rápidamente pues la ciudad de Francfort, en vista del éxito de Brown en la Exposición, le encarga gran cantidad de material en sucesivos pedidos para su fábrica de electricidad. La joven empresa montó varias centrales hidroeléctricas aprovechando la orografía helvética así como diversos ferrocarriles de montaña en los Alpes, aprovechando el gran auge del turismo hacía esa zona centro-europea.
En los primeros días del siglo XX la empresa se transformó en una Sociedad Anónima y montó su segunda factoría en la ciudad alemana de Manheim, con motivo de los pedidos de las fábricas de electricidad de la zona les contrató. A la par que esto ocurría Brown Boveri se hizo con la patente de las turbinas de vapor tipo Parsons y comenzaron la fabricación de grupos generadores a vapor que arrastraban generadores eléctricos de alterna, de gran velocidad, denominados "turboalternadores".
Una vez que la corriente alterna pasó a ser dominante, primero en su versión monofásica y posteriormente en la trifásica, en la generación y transporte, había que "electrificar" el mundo (sobre todo Europa y los Estados Unidos) y hubo que construir gran cantidad de generadores de alterna (alternadores), de vapor o hidráulicos.
El principio de funcionamiento, en general, era el mismo para los dos tipos de instalaciones.
Un elemento móvil, rotor, por el que circulaba una corriente continua, que creaba un campo magnético constante, giraba bajo la acción de la turbina hidráulica o de vapor (motor primario de arrastre). Al girar el conjunto turbina-rotor, el campo magnético creado en este se convertía en un campo magnético giratorio ya que aunque su valor era constante al girar adquiría una posición variable con el tiempo. En resumen, era un campo como el descrito por Ferraris y utilizado por Tesla o Dolivo-Dobrowosky. Este rotor se movía en el interior de un cuerpo fijo, estator, sobre el que se colocaba un sistema trifásico de devanados, desfasados 120º entre sí; el campo magnético al girar "barría" estos devanados, "induciendo" en ellos una corriente variable con el tiempo, de forma senoidal (alterna). Estas corrientes estaban desfasadas entre ellas, por la posición de los devanados, un tercio de período, lo que al ser recogido sobre la red proporcionaba un sistema trifásico de corrientes que permitía el transporte de las considerables energías producidas.
Obsérvese que, de alguna forma, estos alternadores son motores de corriente alterna trabajando al revés (recuérdese la reversibilidad de la máquina de corriente continua). En el motor, se creaba a partir de un sistema trifásico, a consecuencia del principio de Ferraris, un campo giratorio que arrastraba al rotor. En el generador se creaba el campo magnético giratorio a partir de una corriente continua de excitación y del movimiento uniforme del rotor y, este campo así originado, generaba sobre los devanados del estator un sistema trifásico de comentes.
La diferencia entre los alternadores accionados por turbinas hidráulicas o de vapor, era tan sólo constructiva. Los primeros tenían el rotor caracterizado por unas piezas que salían del cilindro soporte, de aquí el nombre de rotor de "polos salientes", que giraban a velocidades relativamente bajas. Los segundos muy rápidos, tenían el rotor totalmente cilindrico por lo que se les bautizó con el nombre de "rotor cilindrico" o "liso".
En lo que se refería al estator no existían diferencias dignas de interés. Las velocidad de rotación no podían ser cualesquiera, estaban íntimamente ligadas a la frecuencia que se quería tener en las corrientes generadas, a través del número de polos del rotor. Así para Europa (frecuencia adoptada 50 períodos por segundo), los generadores habían de girar a: 3.000, 1.500, 1.000, 750, 600 r.p.m.,... si tenían 2, 4, 6, 8, 10 polos. En la red americana, que adoptó la frecuencia de 60 períodos por segundo, los valores eran diferentes aunque en proporciones semejantes. Las velocidades altas correspondían a los turboalternadores y las bajas a los hidráulicos.
Las ruedas polares de 8, 6 ó 4 polos, no eran tales ruedas, sino un cilindro central al que se sujetaban periféricamente unos pesados polos salientes, alrededor de los cuales iban sujetas las bobinas de excitación. Al girar a grandes velocidades, estos polos, por fuerza centrífuga tendían a escaparse de su soporte ya que las fuerzas que actuaban sobre ellos se podían medir en toneladas. Si además de forma casual o por un accidente, por ejemplo quedar desconectada la máquina de la red, la velocidad se dispara (la máquina se "embala") los polos podrían salir disparados como si fueran la metralla de una bomba, arrastrando lo que a su paso se encontrara. Varios accidentes habían puesto en evidencia este para evitarlo, Charles Brown proyectó un rotor en forma cilindrica, alargado y macizo, de un acero aleado y forjado en cuya superficie talló mediante fresado una serie de ranuras longitudinales y paralelas al eje, introduciendo en su interior los conductores del devanado inductor o de excitación. Aseguró que no se saliesen de las ranuras de dos formas; la primera, al reducir el diámetro la fuerza centrífuga disminuía y una segunda, mediante unas cuñas que hacían que al aumentar la velocidad más fuerza hicieran estas para evitar que se escaparan. El devanado repartido uniformemente y la posibilidad que el espacio entre la parte móvil y fija, entre-hierro, fuera mínima proporcionaba unas ventajas buscadas durante mucho tiempo y cuya descripción no vienen al caso en este trabajo por ser excesivamente técnicas.
La firma Brown Boveri protegió con varias patentes este alternador de rotor cilindrico (Figuras 5 y 6). La empresa lo fabricó junto con la turbina, tipo Parsons, siendo la primera que construía conjuntamente el grupo turbina y alternador completo. De esta forma los constructores se hallaban en condiciones de probar en sus propios talleres todo el grupo generador y demostrar a los clientes sus prestaciones consiguiendo así, frente a la competencia en Europa, unas ventajas que supieron explotar con suma habilidad.
El éxito del grupo generador de alterna (turboalternador) arrastrado por una turbina de vapor fue tan grande y la demanda tan importante que numerosas empresas se dedicaron a la fabricación de estas turbinas, introduciendo todas las mejoras que la mecánica y la termodinámica permitían. Así, además de la ya mencionada Brown Boveri, construyeron turbinas de gran potencia la también suiza Escher Wyss, con algunas mejoras introducidas por su jefe de fábrica Zoelly. La A.E.G. montó en Berlín unos talleres con el fin de fabricar este producto exclusivamente, creándose la sección A.E.G. — Turbinen-fabrik. Siemens, metida de lleno en el proceso de la alta tensión, dejó esta tarea a su filial Siemens -Schuckertwerke. En 1904 se fundó un "Sindicato de turbinas de vapor" destinado a explotar el mercado europeo, auspiciado por la casa Siemens, con el fin de intercambiar información, normalizar y mejorar con la experiencia de unos y otros los productos. Las empresas así coaligadas tenían el compromiso de pasar el pedido del generador eléctrico a Siemens, siempre que el cliente quisiera el grupo completo. Fue el método de la empresa alemana para competir con la suiza, que fabricaba grupos completos. Sin embargo el problema no se resolvía. El sindicato conseguía reunir al constructor del alternador y de la turbina, pero como eran fabricados en diferentes empresas, la primera vez que se ensayaban juntos era en la instalación donde iban a prestar su servicio, produciéndose delante del cliente fallos bastante engorrosos. La ventaja de Brown Boveri es que cuando el grupo llegaba a las instalaciones definitivas había sido probado conjuntamente y rectificados los inconvenientes y defectos que pudieran presentarse.
La turbina de vapor le dio a la Electrotécnica un impulso muy grande. Por una parte este moderno motor de accionamiento, mucho más perfecto y mayor eficacia que la máquina de vapor a pistones, planteaba nuevos requisitos y retos a la construcción de generadores eléctricos, consistiendo entonces la tarea la de crear máquinas de potencias y velocidades hasta entonces desconocidas. Sin embargo cuanto más crecía la potencia unitaria de los grupos de generación, y con ello la potencia total de las centrales eléctricas, mayor era la tendencia a la concentración de la producción de energía en pocos y favorables lugares, quedando fuera de servicio las centrales de pequeña potencia, por resultar poco o nada rentables, y cuyo origen se remontaba a los inicios de la generación de energía eléctrica para el consumo.
Estas últimas centrales eran, en su mayoría, de corriente continua, mientras que las que empezaban a aparecer de gran tamaño eran de corriente alterna, debido a la gran distancia que debía recorrer la corriente para llegar a los centros de consumo y además casi exclusivamente trifásica.
No se podía, de un día a otro, adoptar las antiguas líneas a la nueva naturaleza de la corriente trifásica porque tantos las lámparas de arco, los contadores y los motores, en su mayoría, eran de continua. Por lo tanto la transformación de la red sólo podría llevarse a cabo de una forma escalonada, una vez reemplazados todos los componentes no susceptibles de modificación.
Por otra parte algunas redes debían seguir funcionando con corriente continua como eran las que alimentaban a los tranvías, que se iban extendiendo rápidamente, las que alimentaban procesos electroquímicos en la floreciente industria siderúrgica, las que iban a zonas portuarias y fabriles para suministrar energía a la máquinas herramientas y a los aparatos elevadores que necesitaban de la corriente "antigua" por la facilidad de regular el régimen de servicio.
No era rentable ni conveniente montar nuevas centrales de corriente alterna trifásica y al mismo tiempo mantener las de corriente continua. Se optó, en primera instancia, en dotar a las nuevas de un grupo generador de continua para satisfacer la demanda que aunque comenzaba a decrecer era importante y más tarde en rectificar la alterna, mediante máquinas de ejecución especial, suministrando de esta forma la necesaria pero desde una central nueva de corriente alterna.
7.4. INCONVENIENTES DEL MOTOR DE CORRIENTE ALTERNA
Aparte de todo lo mencionado sobre la sustitución de la corriente continua por la alterna, existía un problema muy importante como era el qué la máquina de corriente alterna, sin duda robusta, sencilla y económica, tenía una velocidad prácticamente constante que indudablemente limitaba su uso de una forma considerable, impidiendo por tanto el desarrollo de la "nueva" energía alterna.
Desde mediados del siglo XIX preocupa en las minas la acumulación de agua, peligrosa y como mínimo molesta. Como el achique de agua constituía, casi en exclusiva, el consumo de energía de las minas, el motor eléctrico trifásico resolvió el problema siendo una de sus primeras aplicaciones que encontró en el mundo industrial. Generalmente se colocaba fuera de las galerías, a cielo abierto, un alternador que alimentaba directamente al motor que a su vez arrastraba la bomba. Como para estas misiones se necesitaban bajas velocidades se generaba corriente de baja frecuencia. Pero el problema surgió al introducirse el alumbrado eléctrico. La baja frecuencia originaba un continuo y molesto "parpadeo" de las lámparas que sólo era posible eliminar aumentando dicha frecuencia. Ante este dilema se optó por una medida un tanto salomónica, tener dos frecuencias.
La corriente trifásica resolvía moderadamente bien el problema de las minas pues las bombas funcionaban a una velocidad constante y durante un periodo de tiempo muy prolongado, servicio que el motor asincrono trifásico de Tesla, Dolivo - Dobrowolsky y otros podían prestar.
Pero este no era el caso de otras muchas posibles aplicaciones. Así por ejemplo, la velocidad de la fabricación del papel dependía del grosor de la hoja a laminar. Muchas máquinas textiles, de las artes gráficas, de los talleres mecánicos exigían una variación de la velocidad entre unos límites considerables, por no nombrar los motores de tracción (tranvías y trenes eléctricos). En los aparatos elevadores se subían más rápidamente las cargas pequeñas que las más pesadas.
Todo esto sin tener en cuenta la necesidad de obtener arranques y frenados suaves.
Por lo tanto se puede deducir que es evidente, en la inmensa mayoría de las aplicaciones de la energía motriz eléctrica, la necesidad de variar o "regular" la velocidad del motor.
En el caso de la corriente continua esto no representaba dificultad alguna, ya que la modificación del régimen de giro del motor se consigue aumentando o disminuyendo la intensidad de excitación de sus electroimanes o polos, que produce un crecimiento o descenso proporcional de la velocidad, logrando esto con un consumo mínimo de energía. Por contra el motor de corriente alterna trifásica se comporta de forma fundamentalmente distinta, no siendo posible esta regulación. Esto dio lugar a que muchas empresas contratantes quisieran seguir recibiendo corriente continua manteniendo sus redes y pidiendo se rectificara la corriente suministrada por las centrales de nueva creación.
Para compaginar el consumo en continua a partir de generación a gran distancia y transporte hasta el punto de consumo se recurría al sistema llamado "grupo motor -generador". El sistema consistía en mover un motor de corriente alterna trifásico, alimentado por las redes de distribución. Este motor estaba acoplado al eje de una dinamo por lo que esta podía producir energía continua utilizable a partir del par mecánico proporcionado por el motor, que de cierta forma está sustituyendo a la máquina o a la turbina de vapor. El procedimiento no tenía ningún misterio ni complicación, pero había un inconveniente: las pérdidas . En las máquinas eléctricas, sobre todo de aquella época, se producían grandes cantidades de calor a consecuencia de estas pérdidas. Por lo tanto en todo proceso de conversión electromecánica se perdía parte de la energía. En este sistema de pérdidas eran dobles: primero la potencia alterna trifásica se convertía en mecánica en el motor y a continuación esta, otra vez en eléctrica en el generador de continua. El rendimiento total del grupo era muy decepcionante.
Ante esta baja eficacia se cayó en la cuenta de que toda máquina de corriente continua es en origen, por su forma de generar la energía, una máquina de corriente alterna y que el proceso de rectificación se produce en el colector. Si se construyen grandes generadores de continua, con colector por supuesto, por el otro lado de este se sacan dos o tres hilos, directamente de devanado, y se llevan a unos anillos que giren solidarios con el eje de la máquina, tomando corriente de estos anillos, podemos tener energía alterna mono o trifásica, respectivamente. La consecuencia es evidente, la máquina proporcióna energía alterna y continua pudiéndose distribuir para cubrir las respectivas de uno u otro tipo.
Y recíprocamente si alimentamos los tres anillos colectores mediante una corriente trifásica y se les hace girar a una velocidad que corresponda a la frecuencia de la corriente de alimentación y al número de polos, la corriente trifásica pasa a continua por la sólo acción del colector. Esto constituyó el "dinamomotor". Como es de suponer las tensiones alternas y continuas estaban en una determinada relación. Como la corriente continua iba destinada a alimentar una red de una determinada tensión, cosa ya factible con el empleo del transformador, intercalado entre la línea y la máquina. El rendimiento del conjunto (incluyendo el transformador) era muy superior al grupo motor - generador, por lo que se difundió con bastante rapidez. La aplicación más generalizada fue la de los tranvías que así pudieron abandonar sus centrales propias, de uso exclusivo, y conectarse a centrales convertidoras que recibían la energía de una red más general.
En Estados Unidos fue patentado en 1891, por el ingeniero Ward Leonard, una solución casi ideal al problema. La propuesta consistía en alimentar un sólo motor de corriente continua mediante un convertidor especial constituido como el motor-generador. La tensión de la dinamo se variaba al variar la excitación de forma que el motor alimentado por el mismo podía hacerse funcionar el número de revoluciones que se deseara, ya que la velocidad de un motor de corriente continua depende de la tensión que lo alimenta, pudiéndose incluso llegar a invertir el sentido de giro, si lo hace la corriente.
El sistema Ward Leonard perdía entre un quinto y un cuarto de la potencia de entrada, pero era otra solución que permitía a partir de la corriente alterna trifásica, obtener un par motor regulable en cuanto a velocidad.
Nuevos retos se les iban planteando a los motores eléctricos, como los llamados "accionamientos reversibles" que constituían las cintas de extracción de las minas o de laminación en la siderurgia, presentaban la particularidad de moverse a distintas velocidades, con pares muy variables (desde trabajar en vacio a hacerlo a plena carga) y con frenados y puestas en marcha continuas, para invertir el sentido de la transmisión del movimiento. El sistema Ward Leonard iba muy bien a estos mecanismos, pero surgían inconvenientes continuamente y uno era las perturbaciones que todas estas variaciones introducían en la red de alimentación. Hay que tener en cuenta que estas eran todavía de potencia limitada y cambios bruscos de la carga afectaban a todos los usuarios, a lo largo de la red.
Como siempre apareció la idea salvadora. Al grupo de regulación Ward Leonard se le acopló un pesado volante de inercia que tenía la misión de absorber parte de la energía. Así surgió el grupo Leonard - Ilgner, en homenaje a Karl Ilgner su inventor.
En la totalidad de los motores de pequeña y mediana potencia no merecía la pena colocar el sistema Ward Leonard. A la vista de las grandes ventajas de la corriente trifásica sobre la continua, entre las que había que tener en cuenta la sencillez, robustez y duración del motor de alterna, se fue introduciendo poco a poco este motor.
De forma constante el motor eléctrico se fue generalizando y las empresas constructoras de este eran cada vez más dependientes de las de las máquinas que accionaban y viceversa.
Al comienzo de la electrotecnia se daba el caso de que hubiera necesidad de fabricar independientemente el motor, lo cual era norma para modelos de gran potencia, ya que quedaba a discreción del cliente decidir de qué forma se transmitía la energía del motor a la máquina accionada por él.
Sin embargo a finales del siglo, se multiplicaban respecto a los motores pequeños los casos en que el fabricante había de pensar desde el primer momento del proyecto, la forma de acoplar el motor y la máquina arrastrada.
Si por ejemplo el motor tenía que accionar una bomba pequeña, la solución más cómoda y sencilla era acoplarlas directamente, pero en tal caso la bomba había de ser del tipo centrífuga por la elevada velocidad del motor.
Si se conseguía una construcción acertada, existía la posibilidad de aprovechar los soportes, comunes a ambos, para situar allí los cojinetes. El sistema bomba - motor quedaba tan perfectamente acoplado que el observador no experto no sabía distinguir dónde acababa el motor y dónde comenzaba la bomba. Otro tanto podía decirse de otros elementos como: bombas de aire, compresores, ventiladores,... Todo esto hacía tender a una fabricación común, por lo que poco a poco el motor eléctrico pasó a ser un elemento más del proceso industrial de muchas factorías.
Así surgieron ventiladores accionados por motores eléctricos para salas de espectáculos, locales industriales, bodegas de barcos, explotaciones mineras; dispositivos extractores de aire para toda clase de procesos industriales. Punto y aparte merece el rápido desarrollo y aceptación de los electrodomésticos: máquinas de coser, secadores para el pelo, y aspiradores eléctricos, uno de los aparatos domésticos que antes entró en el hogar electrificado.
Otro caso curioso es el de las perforadoras de rocas. Se intentó aplicar el motor eléctrico a esta herramienta de uso bastante común en las canteras, para sustituir el engorroso sistema de aire comprimido. El problema más importante es que había que combinar dos movimientos: el de rotación de la barrena y el de percusión. Para taladrar metales se necesitaba sólo el movimiento de rotación, por lo que las investigaciones derivaron hacía aquí. Al conjuntar en una sola pieza taladro y motor se creó un elemento portátil. Se conseguía así resolver la eterna cuestión de acercar la pieza a la máquina herramienta, pasándose ahora al método más cómodo de llevar la herramienta al lugar en que se le necesitaba, pudiéndosele emplear ahora en múltiples aplicaciones. Puede parecer exagerado el decir que las grandes construcciones metálicas, como la de los barcos, ganaron en tiempo de acabado, gracias al taladro eléctrico, pero así fue.
Resultaría excesivo describir las aplicaciones que se les encontraron a los motores eléctricos. Tan sólo añadir a los accionamientos de las máquinas de coser, ya citadas, las máquinas de oficina, las pequeñas y numerosísimas máquinas herramientas portátiles o fijas,... y puede comprenderse que comenzó a desarrollarse una nueva rama de la electrotecnia, de la cual salían nuevos y continuos brotes. Por lo general se trataba de productos que habían de fabricarse en serie por las grandes cantidades a producir.
Al extenderse más y más la corriente alterna, cada vez era más difícil utilizar los motores de corriente continua y poco a poco los motores de alterna, mono y trifásicos, los sustituyeron. Los inconvenientes fueron paliándose mediante procedimientos más o menos ingenioso, pero siempre prácticos. Citar como ejemplo que el problema del arranque se solucionó por diversas vías: por resistencias en el estator, en el rotor, por autotransformador, mediante la conexión estrella-triángulo.
El motor de alterna, en los ferrocarriles, tardó mucho más en introducirse. No fue hasta bien entrado el siglo XX cuando fue aceptado.
7.5. GRANDES POTENCIAS Y ALTAS TENSIONES
Igual que surgen los grupos turboalternador (Alternador - turbina de vapor) no se abandona la producción de energía hidráulica, por el contrario comienzan a explotarse saltos y a construirse embalses cada vez mayores. Estos embalses tienen por lo general varios grupos generadores de gran potencia encontrándose normalmente en montañas y zonas alejadas de los centros que necesitan esa energía en grandes cantidades. El transportar estas, cada vez mayores potencias, requiere cada vez también mayores tensiones. En pocos años se pasaron de las reducidas tensiones de la línea Lauffen - Francfort a miles de voltios.
Como consecuencia del éxito del experimento de la Exposición de Francfort la ciudad encarga a Charles Brown, en 1893, el diseño de unos generadores hidráulicos para su central. La empresa Brown Boveri acepta y construye 4 generadores monofásicos de 525 kW (750 C.V.) y otros 4 de 1.050 kW (1.500 C.V.). En la figura 9, se representa una vista de uno de los alternadores mayores que suministraban 3.000 V y 435 A, constituyendo uno de los mayores del mundo por aquellos tiempos.
La empresa Brown Boveri ya tenía experiencia en este tipo de instalaciones, pues una de las primeras máquinas construida por ella, fue la que se instaló en su propia factoría de Badén, para generar la energía necesaria a sus instalaciones. (Figura 10).
En la fotografía puede verse un original montaje, no utilizado ya, de combinación de una turbina hidráulica de eje vertical que actúa al girar sobre un gran volante que a su vez arrastra el rotor del alternador, de eje horizontal, mediante un engranaje cónico. El alternador generará unos 175 kVA (200 C.V.) a la tensión de 1.000 V y a la frecuencia de 40 ciclos por segundo. Como casi todas las máquinas generadoras producidas en Badén, fue Charles Brown el creador.
Cuando se montó la central del río Adigio (Italia) para abastecer de corriente eléctrica a las ciudades de Bolzano y Merano, se utilizó la tensión de 10.000 V en las líneas de transporte, lo que en aquella época se consideró un valor muy elevado y excesivamente peligroso El éxito descalificó a los que aquello propugnaban.
En nuestro país, la Sociedad Hidroeléctrica Ibérica de Bilbao; construyó poco después tres centrales hidroeléctricas con una potencia total de 11.000 kW. Para transportar esta energía a las zonas fabriles y siderúrgicas de Vizcaya, se utilizó la tensión de 33.000 V.
En 1906 y 1907 se llegó en lugares distintos a la misma tensión de valor 50.000 V. Uno de estos fue el transporte de unos 50 km que iba a la ciudad de Munich desde Moosburg, aguas abajo del Isar, que es el río que atraviesa la ciudad bávara. En estas instalaciones se encuentran ya transformadores, por primera vez, de 3.000 kVA de potencia unitaria. La otra era la ampliación de la red construida con diez años de anterioridad, entre Halfslund y Kykkelstrud y perteneciente a la empresa germana Aktieselskaber Glommens Traesliberi.
España volvió a ser una adelantada de la alta tensión en 1909. Este año se monta la importante central hidroeléctrica del Molinar, sobre el rio Júcar, propiedad de Hidroeléctrica Española y destinada a abastecer de energía eléctrica las ciudades de Cartagena, Valencia y Madrid. La empresa constructora de todo el material de generación y transporte fue la Siemens - Schuckertwerke, que había ganado el concurso de adjudicación, optó para el recorrido de 250 Km la tensión de 70.000 V. (Aquí hay una discrepancia. Según documentos de Siemens consultados, esta era la tensión utilizada, pero según información de Unesa se trataba de 60.000 V). Sea como fuese, constituyó la línea europea de mayor longitud de tendido y tensión, del momento. En lo que respecta a los transformadores ya se alcanzaron potencias unitarias de 6.750 kVA.
En Estados Unidos, a la vista de los resultados altamente favorables obtenidos al elevar la tensión de transmisión, se consideró la idea de seguir aumentando esta. Al cabo de 25 años de que Edison utilizara 110 V para alimentar sus lámparas desde el gran generador de corriente continua, Jumbo, a través de una modesta red de distribución, sus compatriotas multiplicaron por 1.000 la tensión de los tendidos. Después de varios ensayos y pruebas, en zonas de clima favorable, se montaron los primeros transportes de 110 kV (110.000 V). A pesar de las consabidas críticas que siempre aparecían por parte de sectores conservadores, tanto en Europa como en América, el éxito acompañó al intento y una nueva tensión se añadió a los records.
Dedicándose intensamente a la investigación y a la experimentación las grandes empresas europeas, sobre todo las alemanas, se aprestaron a seguir los pasos de Norteamérica.
Uno de los mayores problemas creados fue el de los aisladores de las líneas aéreas. En un principio, los aisladores empleados eran de porcelana a imagen y semejanza de los de las líneas telegráficas, pero de mayores dimensiones. Mientras que las tensiones no eran muy grandes, hasta 10.000 V no había excesivos problemas pero al superar este valor comenzaban las dificultades.
Hacia 1897 las fábricas de porcelanas de Hermsdorf habían creado un aislador que por su forma se le llamó "aislador delta". Como se comprobó que sólo con grandes esfuerzos, se conseguía una adecuada cocción de los elementos de porcelana se decidió formar este a base de varios conos huecos y romos en su punta, introducidos unos dentro de otros. El superior, que poseía una espaciosa envolvente era el más corto, a modo de protección o "sombrerete" contra la lluvia para los situados más abajo. El elemento inferior y más interno llevaba el soporte metálico que sujetaba todo el aislador. Esta forma hacía que las "líneas de fuga" tuvieran que recorrer mucho espacio, gracias a las sucesivas tortuosidades que había entre el conductor y la sujección metálica, derivada a tierra a través del apoyo.
Para tensiones hasta 50.000 V el "delta 2" proporcionaba suficiente seguridad, hasta condiciones climáticas adversas.
Para tensiones superiores, que es de lo que ahora se trataba, se tuvo que utilizar el aislador de cadena. Según la tensión se colocaban dos, tres, cuatro o más aisladores, en forma de platos soperos invertidos, de porcelana gruesa. El extremo superior se sujetaba al brazo de la torre y el inferior soportaba el conductor. Después se perfeccionó, aumentando la seguridad, alargando los bordes del aislador, acompañándolo. De todas maneras seguía siendo muy importante el vidriado de la porcelana, que no debía ofrecer grietas de ningún tipo, que favoreciesen las fugas. Con estos sistemas aislantes entra Europa en el nivel de los 110.000 V, con toda segundad.
Faltaba, tal vez lo más importante, el cliente que quisiera afrontar el riesgo de esta nueva aventura tecnológica. Este aparecería en 1911 y sería siderurgia de Lauch-hammer, en Alemania, para un transporte de unos 50 km.
Origen de las figuras:
Fig. 1: Galileo Ferraris Workshop. Profesor Paolo Ferraris (1986) Fig. 2: ídem que 1 Fig. 3: ídem que 1
Fig. 4: Máquinas asincronas trifásicas. A.E.G. — Telefunken. Editorial Paraninfo (1975).
Fig. 5: Cortesía de Asea Brown Boveri
Fig. 6: 75 years Brown Boveri (1966)
Fig. 7: ídem que 4
Fig. 8: ídem que 1
Fig. 9: ídem que 6
Fig. 10: Cortesía de Asea Brown Boveri
NIKOLA TESLA
Nació el 9 de Julio de 1856 en Smiljan, región de Croacia, hoy Yugoslavia y entonces parte del desaparecido Imperio Austro-Húngaro.
Era hijo de un sacerdote ortodoxo y su madre, aunque prácticamente analfabeta, era una mujer muy inteligente que fue capaz de inventar diversos artilugios, tanto para simplificar las tareas domésticas como las de la granja.
Estudió ingeniería en la universidad Técnica de Graz, sur de Austria, y durante sus tiempos de estudiante ya conoció la máquina Gramme y su reversibilidad, observando el enorme inconveniente que representaban las grandes chispas producidas en el colector. En 1881 ya tenía una solución a este problema.
Se trasladó a París, en 1882, como ingeniero de la empresa Continental Edison Company. Al año siguiente, durante su estancia en Strasburgo con motivo de un proyecto, construyó uno de los primeros motores de inducción basado en el principio del campo magnético giratorio.
En 1884 emigró a E.E.U.U., llegando al puerto de New York con los bolsillos vacíos, una carta de presentación para Edison y sabiendo 12 idiomas. Este le dio trabajo, pero el difícil carácter de ambos y las posturas enfrentadas que defendían cada uno ante problemas técnicos de la electricidad hizo que la colaboración fuera poco duradera.
Tesla se separó de Edison y ofreció susservicios a otro gran industrial de la electrotecnia, George Westinghouse, comenzando una colaboración fructífera y duradera. Sus ideas y patentes sobre las corrientes alternas y los motores de inducción, los puso a disposición de la nueva empresa comenzando la ya mencionada batalla entre alterna y continua.
Es importante resaltar que Tesla fue de carácter y comportamientos extraños, neurótico y de un trato imposible. Por todo esto trabajó sólo en su laboratorio sin nadie que le estorbara, para dar rienda suelta a su creatividad.
En 1917 recibía la medalla Edison, la más alta condecoración norteamericana en el campo de la electricidad, por sus trabajos y aportaciones a esta ciencia.
Paradójicamente, en 1912, se le propuso a él y a Edison como candidatos a compartir el Premio Nobel de Física. Tesla llevado por su odio visceral hacía su antiguo patrón, renunció a compartir el premio con él. La Academia sueca se lo concedió a un científico sueco menos conocido que cualquiera de ellos.
Murió en New York el 7 de Enero de 1943.
Entre sus inventos, aparte de los ya mencionados, se encuentran: una embarcación teleautomática, un sistema de iluminación por arco y sin cable, la "bobina Tesla". Esta es una bobina de inducción a altas frecuencias utilizada todavía hoy en día en el campo de las comunicaciones por radio y televisión, para transmitir a grandes distancias.
Otros muchos proyectos terminaron en rotundos fracasos, pues de ellos obtuvo poco dinero, ni siquiera los patentó o se quedaron en extravagantes ideas.
Algunos de estos inventos, o puras elucubraciones, parecían sacados de una novela de ciencia ficción. Estuvo excesivamente preocupado de aparecer en la prensa, para hacerse autopublicidad, con manifestaciones extravagantes y predicciones grandilocuentes. Ha pasado a la historia como un físico genial pero un tanto visionario y fuera de la realidad.
La ciencia lo honra dándole a la unidad de densidad de flujo o inducción magnética, su nombre, en el Sistema Internacional (SI) de Unidades.
MARCEL DEPREZ
Este eminente físico representa a la generación sucesora de los Ampere y Arago y que consiguieron mantener a Francia, durante el siglo XIX, a la cabeza de los avances de la electricidad.
Nació el 19 de Diciembre de 1843 en Chatillon-sur-Loing, su vocación por la mecánica le lleva a profundos estudios, físicos, desde el movimiento y la trayectoria de los cuerpos celestes, hasta el comportamiento íntimo de las moléculas en los cuerpos. Estos estudios le obligaron a una profundización en el campo de las matemáticas superiores, llevándole a ramas de la Física como la Termología y la Electricidad.
Marcel Deprez no pasó por las escuelas y colegios de renombre, ni fue alumno, como otros científicos e inventores, de la Escuela Politécnica ni de la Escuela Central. Hacia los veinte años entró como secretario de un eminente ingeniero, Director de la Escuela de Minas, encontrándose en un medio científico para desarrollar sus inquietudes y aptitudes y un apoyo personal proporcionado por su jefe.
Ya en estos tiempo se pone de manifiesto el espíritu inventivo e investigador del joven Deprez.
Sus trabajos pueden clasificarse en tres grupos, a saber: Los primeros, relativos a las máquinas de vapor, los segundos referidos a las altas presiones y a los movimientos rápidos y el tercer los estudios sobre la electricidad y sus aplicaciones. En la primera serie indica los métodos nuevos y ventajosos de distribuir el vapor en las máquinas.
En la segunda crea los aparatos que permiten medir y registrar las prodigiosas presiones, producidas en el alma de un cañón al detonar, así como las enormes velocidades imprimidas a los proyectiles, en tiempos muy breves.
Basándose en los mismos principios matemáticos, Marcel Deprez crea un sistema para medir las presiones y las velocidades en los ferrocarriles. Como aplicación de todo esto construye un "vagón Dinamométrico", que permitía tomar nota de magnitudes como: velocidad, tensiones mecánicas, trabajo desarrollado, y registrarlo automáticamente.
En la tercera serie, sobre electricidad, contribuyó a la construcción de un galvanómetro que sirvió de base a muchos modelos posteriores. Inventó un amperímetro muy seguro y de gran precisión, así como un interruptor y otros aparatos de medida y registro.
Sin embargo su trabajo más destacado fue en los estudios sobre el transporte, considerándosele dentro de la historia de la ingeniería eléctrica por la línea construida en 1.881, entre Miesbach y Munich, para llevar corriente continua a la Exposición de esta última ciudad.
Murió en 1918 en la ciudad de Vicennes.
GEORGE WESTINGHOUSE
Nacido el 6 de Octubre de 1846 en New York, concretamente en Central Bridge, es el fundador de la gran empresa tan conocida hoy día, Westinghouse Electric Corporation.
En 1865, el 31 de Octubre, cuando contaba sólo con diez y nueve años presentó su primera patente sobre una máquina de vapor rotativa.
El padre de George era un mecánico, fabricante de herramientas para usos industriales, pero sobre todo agrícolas. En el taller paterno fue donde tuvo la oportunidad de demostrar sus aptitudes y habilidades.
El comienzo de su imperio se basa, sin lugar a dudas, en el invento y patente del freno de aire comprimido, realizado en 1868, que fue sucesivamente renovado y mejorado hasta darle la forma definitiva y totalmente práctica en el año 1872.
Hasta la invención del freno de aire comprimido era la fuerza humana, la que mediante diversos mecanismos, detenía las máquinas. Este freno multiplicó el poder muscular, por lo que con poco esfuerzo se conseguían grandes resultados.
La idea se le ofreció al magnate de los ferrocarriles americanos, Cornelius Vanderbilt, que la desechó por considerar que frenar un tren con aire comprimido era, como muy poco, una idea absurda. El tiempo demostraría que la idea era buena, muy buena.
Aunque este invento fue el que lo catapultó a la fama y a la riqueza, este ingeniero norteamericano tiene otras 369 patentes, de otros tantos descubrimientos en diversos campos como: la maquinaria agrícola, ferrocarriles, navegación,...
Desde el punto de vista de las máquinas eléctricas su gran aportación la hizo en el campo de la corriente alterna aceptando, sin condiciones, las ideas y proyectos de Nikola Tesla.
Se enfrentó, en un conflicto de grandes dimensiones, con Thomas Alva Edison (ver "Cien años de transformadores") apostando por la corriente alterna mientras que Edison lo hacía por la corriente continua. Este enfrentamiento no sólo fue científico-técnico, sino que Edison representó posturas conservadoras y reaccionarias mientras que Westinghouse en política y socialmente, con sus empleados fue un progresista y hasta un revolucionario. Estableció entre sus empleados sistemas de pensiones y fue el creador de una especie de vacaciones sociales, pagadas por la empresa, conocidas como "Saturday Holiday".
La superioridad del sistema Tesla - Westinghouse de corriente alterna, para generar grandes cantidades de potencia se demostró en el año 1893, cuando en la World Columbian Exposition celebrada en Chicago, se instalaron generadores para alimentar los sistemas de iluminación. El éxito obtenido fue una de las causas que el sistema de corriente alterna se impusiera definitivamente con la concesión de la construcción de la central hidroeléctrica de Niágara Falls, en detrimento de los defensores de la corriente continua, con Edison a la cabeza.
A los 68 años moría en New York el 12 de marzo de 1914.
En 1955 fue elegido para la Galería de la Fama de los hombres importantes de Norteamérica.
"Revista THEKNOS, 117/2"
LUIS MARTÍNEZ BARRIOS
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Universitat Politécnica de Catalunya
AETIC Associació d'Enginyers Tecnics Industrials de Catalunya, Barcelona, 1990