Ingeniería eléctrica

La electricidad se convirtió en un tema de interés científico a finales del siglo XVII. A lo largo de los dos siglos siguientes se hicieron varios descubrimientos importantes, como la bombilla incandescente y la pila voltaica. Probablemente, el mayor descubrimiento en el campo de la ingeniería eléctrica fue el de Michael Faraday, que en 1831 descubrió que un cambio en el flujo magnético induce una fuerza electromotriz en un bucle de cable, un principio conocido como inducción electromagnética que ayuda a explicar el funcionamiento de los generadores y los transformadores.

En 1881, dos electricistas construyeron la primera central eléctrica del mundo en Godalming (Inglaterra). La estación empleaba dos ruedas hidráulicas para producir una corriente alterna que se utilizaba para alimentar siete lámparas de arco Siemens a 250 voltios y treinta y cuatro lámparas incandescentes a 40 voltios. Sin embargo, el suministro era intermitente y en 1882 Thomas Edison y su compañía, The Edison Electric Light Company, desarrollaron la primera estación de energía eléctrica a vapor en la calle Pearl de Nueva York. La estación de Pearl Street constaba de varios generadores e inicialmente alimentaba unas 3.000 lámparas para 59 clientes. La central utilizaba corriente continua y funcionaba a un solo voltaje. Como la corriente continua no podía transformarse fácilmente a los voltajes más altos necesarios para minimizar la pérdida de energía durante la transmisión, la distancia posible entre los generadores y la carga se limitaba a alrededor de media milla (800 m).

Ese mismo año, en Londres, Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs demostraron el primer transformador adecuado para su uso en un sistema de energía real. El valor práctico del transformador de Gaulard y Gibbs se demostró en 1884 en Turín, donde el transformador se utilizó para iluminar cuarenta kilómetros (25 millas) de ferrocarril a partir de un único generador de corriente alterna. A pesar del éxito del sistema, la pareja cometió algunos errores fundamentales. Quizá el más grave fue conectar los primarios de los transformadores en serie, de modo que el encendido o apagado de una lámpara afectaría a otras más adelante. Tras la demostración, George Westinghouse, un empresario estadounidense, importó varios transformadores junto con un generador Siemens y puso a sus ingenieros a experimentar con ellos con la esperanza de mejorarlos para utilizarlos en un sistema de energía comercial.

Uno de los ingenieros de Westinghouse, William Stanley, reconoció el problema de conectar los transformadores en serie en lugar de en paralelo y también se dio cuenta de que hacer que el núcleo de hierro de un transformador fuera un bucle completamente cerrado mejoraría la regulación de la tensión del devanado secundario. Gracias a estos conocimientos, construyó en 1886 en Great Barrington (Massachusetts) el primer sistema eléctrico de corriente alterna basado en un transformador. En 1885, el físico e ingeniero eléctrico italiano Galileo Ferraris demostró un motor de inducción y, en 1887 y 1888, el ingeniero serbio-estadounidense Nikola Tesla presentó una serie de patentes relacionadas con los sistemas de energía, incluida una para un motor de inducción bifásico práctico que Westinghouse licenció para su sistema de corriente alterna.

Para 1890, la industria de la energía había florecido y las compañías eléctricas habían construido miles de sistemas de energía (tanto de corriente continua como de corriente alterna) en los Estados Unidos y Europa; estas redes se dedicaban efectivamente a proporcionar iluminación eléctrica. Durante esta época surgió en Estados Unidos una feroz rivalidad conocida como la «guerra de las corrientes» entre Edison y Westinghouse sobre qué forma de transmisión (corriente continua o alterna) era superior. En 1891, Westinghouse instaló el primer gran sistema de energía diseñado para accionar un motor eléctrico y no sólo para proporcionar iluminación eléctrica. La instalación accionaba un motor síncrono de 100 caballos (75 kW) en Telluride, Colorado, y el motor se ponía en marcha con un motor de inducción de Tesla. Al otro lado del Atlántico, Oskar von Miller construyó una línea de transmisión trifásica de 20 kV y 176 km desde Lauffen am Neckar hasta Fráncfort del Meno para la Exposición de Ingeniería Eléctrica de Fráncfort. En 1895, tras un largo proceso de toma de decisiones, la estación generadora Adams nº 1 de las cataratas del Niágara comenzó a transmitir energía trifásica en corriente alterna a Búfalo a 11 kV. Tras la finalización del proyecto de las cataratas del Niágara, los nuevos sistemas de energía eligieron cada vez más la corriente alterna frente a la corriente continua para la transmisión eléctrica.