La primera central hidroeléctrica del mundo se construyó en Francia en 1878 y utilizaba generadores hidroeléctricos para producir electricidad. Hasta la fecha, la fabricación de generadores hidroeléctricos se ha considerado la joya de la corona de la industria francesa. Ya en 1878, existía un diseño preliminar de generador hidroeléctrico. En 1856, se lanzó el generador de corriente continua (CC) comercial de la marca Lianlian Alliance. En 1865, el francés Casseven y el italiano Marko concibieron la combinación de un generador de CC y una turbina hidráulica para generar electricidad. En 1874, Piroski, de Rusia, también propuso un diseño para transformar la energía hidráulica en energía eléctrica. En 1878, se construyeron las primeras centrales hidroeléctricas del mundo en Gragside Manor, Inglaterra, y en Sirmite, cerca de París, Francia, y apareció el primer lote de generadores hidroeléctricos de CC. En 1891, nació el primer generador hidroeléctrico moderno (el generador hidroeléctrico Laufen) en la empresa Ruitu Olican. Desde 1891 hasta la actualidad, se han logrado enormes avances en la tecnología de generadores hidroeléctricos durante más de 100 años.
Etapa inicial (1891-1920)
Durante los inicios de la generación hidroeléctrica, se conectaba un generador de corriente continua o un alternador a una turbina hidráulica para formar un conjunto de generadores. En aquel entonces, no existían generadores hidroeléctricos diseñados específicamente para este fin. Con la construcción de la central hidroeléctrica de Lauffen en 1891, apareció un generador hidroeléctrico diseñado específicamente para este propósito. Dado que las primeras centrales hidroeléctricas eran pequeñas y aisladas, con un alcance de suministro de energía limitado, los parámetros de los generadores eran muy variables, con diferentes voltajes y frecuencias. Estructuralmente, los generadores hidroeléctricos eran mayoritariamente horizontales. Además, la mayoría de los generadores hidroeléctricos iniciales eran de corriente continua, y posteriormente aparecieron los de corriente alterna monofásica, trifásica y bifásica.
Las compañías fabricantes de hidrogeneradores más conocidas en la etapa inicial incluyen BBC, Oelikon, Siemens, Westinghouse (WH), Edison y General Motors (GE), etc., y la máquina representativa de generación de energía de turbinas hidráulicas incluye el generador de turbina de CA trifásico de 300 hp de la central hidroeléctrica de Laufen (1891), el generador de CA trifásico de 750 kW de la central hidroeléctrica de Folsom en los Estados Unidos (fabricado por GE Corporation, 1893), y el generador hidroeléctrico de CA bifásico de 5000 hp de la central hidroeléctrica de Adams en el lado estadounidense de las cataratas del Niágara (Cataratas del Niágara) (1894), los generadores hidroeléctricos horizontales de 12 MNV?A y 16 MV?A (1904-1912) en la central eléctrica de Ontario en el lado canadiense de las cataratas del Niágara, y un generador hidroeléctrico tipo stand de 40 MV?A fabricado por GE en 1920. La central hidroeléctrica de Hellsjon, en Suecia, fue construida en 1893. La planta estaba equipada con cuatro grupos electrógenos horizontales trifásicos de corriente alterna de 344 kV/A. Los generadores fueron fabricados por la empresa sueca General Electric Company (ASEA).
En 1891, se celebró la Exposición Universal en Frankfurt, Alemania. Para demostrar la transmisión y aplicación de la corriente alterna en la reunión, los organizadores de la conferencia instalaron un conjunto de hidrogeneradores en la planta de cemento Portland de Larffen, Alemania, a 175 km de distancia. Para la iluminación de la exposición y el accionamiento de un motor de inducción trifásico de 100 hp, el hidrogenerador de la central eléctrica de Larffen fue diseñado por Brown, ingeniero jefe de Ruitu Oerlikon Company, y fabricado por Oerlikon Company. El generador es de tipo horizontal trifásico, 300 hp, 150 rpm, 32 polos, 40 Hz, y la tensión de fase es de 55~65 V. El diámetro exterior del generador es de 1752 mm y la longitud del núcleo de hierro es de 380 mm. El estator del generador tiene 96 ranuras cerradas (denominadas orificios en aquella época). Cada polo y cada fase está formado por una varilla de cobre. La ranura de la varilla está aislada con una placa de amianto de 2 mm, y el extremo es una varilla de cobre sin recubrimiento. El rotor consta de un anillo con polos de garra integrados en el devanado de campo. El generador es accionado por una turbina hidráulica vertical mediante un par de engranajes cónicos y excitado por otro pequeño generador hidráulico de CC. La eficiencia del generador alcanza el 96,5 %.
El funcionamiento y la transmisión exitosos de los hidrogeneradores de la central eléctrica de Laufen a Frankfurt constituyen la primera prueba industrial de transmisión de corriente trifásica en la historia. Representan un hito en la aplicación práctica de la corriente alterna, especialmente la trifásica. Este generador es, además, el primer hidrogenerador trifásico del mundo.
Lo anterior describe el diseño y desarrollo de los generadores hidroeléctricos durante sus primeros treinta años. De hecho, al observar el proceso de desarrollo de la tecnología de generadores hidroeléctricos, estos suelen experimentar una etapa de desarrollo cada 30 años. Es decir, el período comprendido entre 1891 y 1920 fue la etapa inicial, el período entre 1921 y 1950 fue la etapa de crecimiento tecnológico, el período entre 1951 y 1984 fue la etapa de rápido desarrollo, y el período entre 1985 y 2010 fue la etapa de desarrollo estable.
Fecha de publicación: 09-sep-2021
