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utiliza transformadores con entramiento de aceite; se construyen desde una potencia de 1 kilovatio con tensión superior á 1.200 voltios, hasta las más elevadas con tensión inferior á 50.000 voltios. Los arro-llamientos dispuestos concéntricamente á los nú- cleos están separados por cilindros de materia ais- ladora especial fuertemente comprimida, totalmen- te desprovista de goma-laca y cuyo poder aisla- dor no varía con el calor y el aceite, aunque se trate de temperaturas elevadas.

Desde 50 kilovatios en adelante el aceite se en- fría por medio de una circulación combinada de aire y agua.

5.a APARATOS ACCESORIOS.—La Sociedad Alioth, construye toda clase de aparatos necesarios para las instalaciones eléctricas.

Entre ellos merecen especial mención los que por su construcción y especial adaptación á las redes se diferencian de los concurrentes.

a) INTERRUPTORES DE ALTA TENSIÓN EN ACEITE.—Las piezas de contacto móviles de arriba abajo, son de bronce macizo y se sujetan separadamente para cada fase. Esto permite, además de su fácil construcción, dividir el recipiente de aceite, por medio de tabiques aisladores, en tres comparti- mientos sin comunicación alguna entre sí.

El aceite recomendado debe ser mineral, exento de ácidos, muy difícilmente inflamable é inalterable bajo la influencia del arco. Se ad- mitte que para los interruptores funcionando dos ó tres veces al día conviene cambiarles el aceite todos los seis meses próximamente.

IMPULSIÓN AUTOMÁTICA DE LOS INTERRUPTORES.—Puede hacerse:

1.º Por desunión directa: La corriente que produce la desunión es generalmente engendra- da por la corriente principal de un transfor- mador de intensidad T (fig. 12) intercalado en el circuito principal; cuando la corriente alcanza cierta intensidad determinada de antemano, desplaza el núcleo imantado de la bobina B y se efectúa el disparo.

2.º POR DESUNIÓN INDIRECTA.—Se inter- cala también en el circuito principal un trans- formador de intensidad T (fig. 13), pero su co- rriente, en vez de obrar directamente sobre el electroimán de desunión B, atraviesa un rele- vador R que cierra un circuito independiente tan pronto como la corriente alcanza cierto valor máximo.

Según el esquema precedente, se ve que para la desunión indirecta, en corriente bifásica lo mismo que en trifásica, se necesitan dos y hasta tres transformadores de intensidad, pero basta en cada caso un solo electroimán de desunión; además se puede alimentar el circuito independiente de desunión con corriente continua, condición que tiene la gran ventaja de exigir una cantidad de energía mínima y au- mentar considerablemente la seguridad de funcionamiento del aparato. También pueden utilizarse, en este último caso, los relevadores de corriente máxima y de mínima ó de vuelta. (Estos últimos son in- utilizables en el caso de desunión directa.)

El relevador para corriente máxima y acción inmediata se construye según el principio dinamomé-

Fig. 10. Curva de rendimientos de un transformador Alioth para alumbrado, fuerzas y servicio continuo.

Fig. 11. Curvas de calentamiento de un transformador.
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El funcionamiento de este aparato es sencillísimo: La descarga atmosférica que haya alcanzado la línea L atraviesará el corto espacio comprendido entre los carbones A, B; seguirá la palanca y se desviará hacia tierra por C. La corriente de la línea, siguiendo el camino trazado, atravesará el primer intervalo, pero siendo su frecuencia muy inferior á la de la descarga atmosférica, vencerá más fácilmente la impedancia de los carretes que la resistencia del intervalo C y al atravesarlos atraerán al núcleo, rompiendo éste el equilibrio de la palanca y ocasionando la ruptura del arco, contando al mismo tiempo el paso de la corriente entre los carbones A, B. Este aparato es sensible para tensiones inferiores á 50.000 voltios, siendo de 5 amperios, la corriente necesaria para el funcionamiento de la palanca.

2.º Para las instalaciones cuya tensión es superior á 5.000 voltios, la Sociedad Alioth recomienda

Fig. 14. Diagrama de la duración de la desunión en función de la intensidad de la corriente de desunión indicada en % de la intensidad normal.

el empleo del pararrayos de cuernos ordinario sin extinción magnética, pero con una resistencia óhmica, ordinariamente hidráulica, en serie con la tierra y compuesta de recipientes de arcilla que contienen agua adicionada de sublimado á razón de 0,5 gramos por 100 litros de agua.

3.º Para desviar eficazmente los incrementos estáticos de tensión producidos por inducción en las redes de alta tensión y para proteger las máquinas y los transformadores contra toda deterioración del aislamiento, se emplearán en lugar de los pararrayos de cuernos, los de rodillos (de gran sensibilidad, construcción sólida y extinción rápida de la chispa).

El aparato tal como lo construye normalmente la Sociedad Alioth, consiste en una serie de rodillos metálicos separados por intervalos de pocos milímetros y montados sobre un zócalo de porcelana; una resistencia óhmica formada por varillas de grafito, especialmente preparado, se conecta en serie con los rodillos. Como estos últimos son de metal, cuyos vapores no son conductores y como el arco una vez formado, se enfrie rápidamente por ser los rodillos relativamente grandes, no podrá mantenerse y se extinguirá pronto.

Una batería que posea un número exacto de elementos, debe funcionar con una tensión superior á la normal de 30 por 100.

4.º Los incrementos de tensión que se producen en las redes de cierta extensión por los fenómenos de capacidad, sólo pueden desviarse por un conductor de tierra en contacto permanente con la línea, ya que sus frecuencias difieren poco de las de las líneas. Para estos casos recomienda la Sociedad Alioth el empleo de corrientes de agua ascendentes ó descendentes en contacto con la línea. La experiencia demuestra que una corriente de agua atravesada constantemente por una corriente de 0,1 amperios, ofrece la sensibilidad suficiente para proteger la red contra las peligrosas elevaciones de tensión.

La tabla adjunta da algunas indicaciones aproximadas sobre la sección y la altura del chorro de agua cuya resistencia corresponde al paso de una corriente de 0,1 amperios.
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SEGURO ENSAYO DE MÁQUINAS.—En la sala cameradamente instalada, que para el efecto posee la Sociedad Alloth, pueden verificarse toda clase de ensayos; desde las primordiales pruebas de aislamiento, hasta las de carga de larga duración, aunque se trate de unidades de elevada potencia.

Los ensayos de aislamiento de los alternadores se hacen con tensión doble de la normal para la que han sido previstas las máquinas. Dichos ensayos comprenden también la verificación del aislamiento de las fases entre sí y en relación á la masa del estator, y la del arrollamiento de la rueda polar, en movimiento con relación á la masa, se hace con una tensión alternativa cuádruple de la normal.

Los ensayos, desde el punto de vista mecánico, tratan de la realización del equilibrio estático de la rueda polar antes del montaje definitivo, y si la velocidad periférica del rotor es de consideración hay que realizar también un buen equilibrio dinámico.

Esta última prueba es importantísima para la obtención de una marcha regular, como lo prueba el raciocinio siguiente: La realización del equilibrio estático permite obtener fácilmente un reparto simétrico del peso de la rueda polar con relación á un plano cualquiera pasando por su eje, pero esto no impide el que notables asimetrías puedan subsistir, con relación á un plano perpendicular al mismo eje (fig. 4).

Fig. 4.

Fig. 5. Diagrama para arranque con carga. Motor asincrónico con inducido en cortocircuito sin compensador.

En el estado de reposo, las partes demasiado pesadas, se mantienen en equilibrio, gracias á su propio peso, pero cuando ya se ha iniciado el movimiento se desarrolla un par (2a P) que puede dar lugar á esfuerzos unilaterales sobre los soportes.

3.º MOTORES ASINCRÓNICOS.—Los motores asincrónicos, que constituyen una especialidad de la Sociedad Alloth, son capaces de soportar una sobrecarga momentánea de 100 por 100 y una de 20 por 100 durante media hora; pueden también desarrollar su par normal con una tensión inferior al 20 por 100 de la normal.

Con el fin de que su empleo se generalice, se construye cada tipo para dos velocidades distintas.

Según su potencia, se les distingue:

a) INDUCIDO EN CORTO CIRCUITO.—Estos motores pertenecen al tipo semiblindado, así es que tanto el arrollamiento como la parte giratoria se hallan completamente resguardadas.

Por construcción especial (con privilegio de invención) del inducido, cuando la carga aumenta, su
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La Energía Eléctrica.

REVISTA GENERAL DE ELECTRICIDAD Y SUS APLICACIONES

SE PUBLICA LOS DIAS 10 Y 25 DE CADA MES

SUMARIO
La condensación en las máquinas de vapor, por Modesto M. de Córdoba.—El Vigilante, por S. L. T.—Las fuerzas motrices de Brusio y su transporte en Lombardía, por Sancho López.—Crónica de información; Sucesos de Julio Fleischner.—Emisión de obligaciones.—Hidroeléctrica de Moncayo.—Asamblea de ingenieros industriales.—Conferencias científicas.—Nombramiento.—Red telefónica de Gijón.—Ferrocarriles y tranvías—Catálogos recibidos.—La lámpara de tungsteno.—Un perfeccionamiento de la pila Leclanché.—Ventajas de los hornos eléctricos en metalurgia.—Elección de motores para necesidades industriales.—Pararrayos para chimeneas.—Transformadores para larga distancia.—Guía del capitalista.—Ofertas y demandas.

LA CONDENSACIÓN EN LAS MÁQUINAS DE VAPOR

El primer condensador nació con la primer máquina de vapor del soberano ingenio de Watt, y con ser el mejor economizador de combustible, y haberse hecho durante su vida los más trascendentales adelantos de la termodinámica, ha necesitado que las turbinas de vapor vengan a exigirle su indispensable ayuda para que los sabios contemporáneos le dediquen algo de la atención y estudio que merece. Desde Watt á Leblanc, puede decirse que su vida ha sido un letargo. Nada se escribía sobre condensadores, poco se multiplicaban sus aplicaciones, y su funcionamiento tenía muchos puntos desconocidos aún para los profesionales.

Como la falta de datos parece en España quizá mayor que en otros países, hemos creído hacer un buen servicio á los industriales recopilando para la publicidad algunas de nuestras notas.

Economía teórica de la condensación.—Si la máquina de vapor funcionase según el ciclo ideal de Carnot, su rendimiento térmico sería:

\[
R = \frac{T - t}{273 + T_1}
\]

(1)

En esta fórmula \(T\) y \(t\) son las temperaturas inicial y final del vapor, medidas en grados centígrados ordinarios, y \(R\) es el rendimiento térmico. \(T\) es función de la presión del vapor en la caldera, y \(t\) del vacío del condensador.

En una máquina que funcionase á cinco atmósferas de presión, y á escape libre

\[
R = \frac{152,2 - 102,7}{273 + 152,2} = 0,116.
\]

de donde:
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Para sacar del lago todo el partido posible, se especificó en las concesiones, que su nivel medio, podría elevarse un metro y profundizar 7,40 metros. De este modo se aseguraba una reserva de agua de 15 millones de metros cúbicos. Para conseguir esto había necesidad de construir una presa á la salida del lago, en Meschino, y establecer una toma de agua á la profundidad deseada por debajo del nivel normal del lago.

Con el fin de salvar las dificultades que el terreno ofrecía se estableció en una longitud de 5,250 metros el canal en galería, que iba á unirse á la cámara de agua en el Monte Scala: dirigiéndose desde este punto la cañería forzada en línea recta, pero con pendientes variables, á la central generatriz, situada cerca de Campocologno. (Véase el mapa, fig. 2.a)

Fig. 2. Vista de las instalaciones hidráulicas [A. Toma de agua cerca de Meschino. B. Túnel de conducción. C. Cámara de agua. D. Central generatriz.]

La energía eléctrica producida en la central á 7,000 voltios se transporta en el interior de un segundo túnel que franquea la frontera italo-suiza hasta la estación de transformación de Piattamala de la Sociedad Lombarda, en la que la tensión se eleva á 50,000 voltios, para desde aquí, y por la línea aérea de alta tensión, transportar la energía á los centros de distribución de Lomazzo y Castellanza, donde la tensión se reduce á la de las diferentes redes que estos centros alimentan. De la central generatriz parten también algunas líneas aéreas destinadas á otros usos.

La necesidad de circunscribirnos en este modesto trabajo á la parte eléctrica de estas instalaciones, nos priva, bien á nuestro pesar, de entrar en detalles de las notabilísimas obras hidráulicas llevadas
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á feliz término, después de concienzudos estudios, en los que han intervenido ingenieros y hombres de ciencia de fama universal.

La Central emplazada en Campocologno, ocupa una situación favorable que responde perfectamente á las exigencias y condiciones de esta clase de edificios. Se divide en tres partes: sala de máquinas, local de aparatos y de las barras omnibus y la parte media destinada á oficinas y líneas de partida.

La sala de máquinas tiene una longitud de 100 metros, y está construida para poder instalar en ella 12 grupos hidroeléctricos de 3.000 á 3.500 HP cada uno, de los cuales hay en la actualidad en marcha diez, además hay también cuatro grupos de excitación de 250 HP cada uno. En esta sala se ha montado un puente giratorio de 25 toneladas, suministrado por la casa Lasini, Nathan y Cía, de Milán.

En una instalación nueva y de la importancia de la que nos ocupa, en la que se utiliza una gran caída de agua alimentada por un lago de capacidad inmensa, era problema capital la adopción del sistema de regulación de las turbinas. Como en la Central de Brusio no se podía prever el régimen futuro de la instalación, se prefirió diferir para después de elección definitiva del sistema de regulación de las turbinas y por esta razón se han instalado dos tipos diferentes: turbinas Pelton, de la casa Escher Wyss & Cía, de Zurich (figuras 4 y 5), con regulador servomotor hidráulico, inyector de orificio circular, y turbina Girard de la casa Piccard, Pictet & Cía, de Ginebra, con introducción parcial, regulador automático de acción lenta.

Las turbinas acopladas á los alternadores marchan á 375 vueltas, accionando las excitatrices á 430 vueltas.

Comprobado desde el principio y á poco de la puesta en marcha que no eran de temer variaciones repentinas de carga, y que ésta permanecía notablemente constante, la Central de Brusio ha adoptado para sus ampliaciones sucesivas, turbinas Pelton, con reguladoras de presión de acción rápida.

Cada turbina está acoplada á su generatriz por medio de un manguito elástico sistema Zodel-Voith.

Fig. 3. Vista de conjunto de la fábrica de Campocologno.

Fig. 4. Sala de máquinas: Lado de las turbinas.

Los alternadores trifásicos, así como el equipo eléctrico completo de la central, han sido suministrados
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Bajo cada alternador hay un corredor de servicio accesible, en el que están colocadas las canalizaciones de alta tensión del cuadro frente á frente de cada máquina. Estas canalizaciones de cable de oconita aislado, para una tensión de régimen de 7.000 voltios, están montadas sobre aisladores para igual tensión. Las excitatrices montadas en medio de la central tienen para sus canalizaciones un corredor de servicio común que va al cuadro de excitación igualmente común.

Al contrario de lo que normalmente ocurre en casi todas las centrales, en la de Brusio se ha variado la disposición de los aparatos, estableciendo una descentralización en los cuadros, es decir, que cada alternador tiene un cuadro independiente colocado enfrente y á poca distancia. Pero á pesar de esta descentralización perfectamente entendida y estudiada, el servicio de toda la instalación queda centralizado porque una columna de distribución colocada delante del cuadro de las excitatrices, permite vigilar el funcionamiento de toda la instalación y el de cada generatriz, regulando, según las necesidades, la tensión de toda la central.

Los cuadros de distribución están divididos en dos partes: una para los aparatos de alta tensión, otra para los de baja, separados por paredes. En el local de las barras ómnibus, estos cuadros están cerrados lateralmente por la mampostería, y por detrás por un telón ó cortina de hierro.

Cada cuadro está provisto de los aparatos e instrumentos siguientes:

Para la alta tensión:
Dos voltímetros con transformadores de potencial; un voltímetro sincronizador con lámparas de fases en paralelo para poder poner en esta forma cada máquina sin necesidad de observar otro cuadro de distribución; tres amperímetros, uno por fase, con transformadores de intensidad; un interruptor tripolar, en aceite, que puede maniobrar á mano ó automáticamente por un relais tripolar de acción diferida.

Además, un transformador de intensidad conectado con un amperímetro de commutador colocado en la columna central. Para la excitación:
Un reóstato de campo principal; un amperímetro y un interruptor de extracorriente que al soltarse pone la excitación en corto circuito sobre una resistencia sin inducción de modo que el circuito no queda interrumpido, evitándose así las elevaciones anormales de tensión que se producirían sin esta disposición al cortar la excitación.

Este interruptor (fig. 7) está unido eléctricamente con el interruptor de alta tensión de modo que se suelten cuando éste funciona automáticamente. La máquina, de este modo, tiene únicamente que resistir mecánicamente el crecimiento de la velocidad, sin que pueda aumentar la tensión.
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Lámparas testigos indican á distancia si los interruptores están ó no abiertos. Cada cuadro lleva en la parte superior 3 ó 6 cuchillos separadores para la conexión ó puerta fuera de circuito de las barras omnibus. Abriéndolos, el cuadro y el alternador correspondiente pueden ser revisados ó separados sin ningún peligro, aun durante el funcionamiento del resto de la instalación. Las barras omnibus van aumentando su acción desde la extremidad al centro, según la intensidad de corriente transmitida; son de cobre de 4 y medio á 50 milímetros de sección, y van montadas sobre aisladores estriados encima del cuadro.

La instalación de los alternadores comprende dos grupos semejantes de seis máquinas cada uno, que pueden funcionar aisladamente ó acoplados entre sí. Los tres primeros alternadores de un grupo pueden, además, conectarse con tres barras omnibus especiales y excitarse separadamente. Están estos alternadores destinados á suministrar energía en el valle de Brusio y para la explotación del camino de hierro del Bernina.

El cuadro de las excitatrices se encuentra en medio de la central y en cuatro tableros de mármol, uno por máquina, hay un voltímetro, un amperímetro, un interruptor de mano, un disyuntor de máxima y de retorno de corriente y un reóstato de campo.

Delante del cuadro de las excitatrices se encuentra la columna central, en la que están montados:

Un amperímetro con comutador para comprobar la corriente de cada alternador;
Un voltímetro con comutador para cada fase de los dos grupos de la central;
Dos amperímetros para las dos líneas de partida de la Sociedad Lombarda;

Y un gran volante de maniobra que permite accionar á la vez todos los reóstatos de campo de las excitatrices.

Desde esta columna (fig. 8) se puede reglar el funcionamiento de la central entera, como ya hemos dicho, porque ante la vista se tiene la carga en amperios de las líneas de partida, cuya tensión se regula con el volante de maniobra, comprobándose además la carga de cada máquina, no pudiéndose escapar al observador de los aparatos de la columna el más pequeño desequilibrio de carga entre las diferentes máquinas.

Este sistema de distribución adoptado en la central que describimos, reúne en sí las ventajas de la centralización de aparatos y las de la descentralización: las primeras, por la posibilidad de vigilar desde la columna central el funcionamiento de toda la fábrica; las segundas, porque con los cuadros para cada máquina, se localizan los accidentes á uno solo de estos cuadros sin que peligre todo el sistema de la distribución. Es, pues, este sistema, además de uno de los más sencillos, de los más seguros; y á tal punto ha resultado ventajoso, que en el primer año de funcionamiento, los éxitos han superado á cuanto podía esperarse.

(Continuará.)

Fig. 8. Cuadro de excitación y columna central.
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Si á la misma máquina se la aplica un condensador que realice 90 por 100 de vacío, T = 152,2 y t = 46°C y

\[
R' = \frac{152,2 - 46}{425,2} = 0,252,
\]

es decir, que se obtiene cerca del doble de rendimiento, ó sea 50 por 100 de economía de consumo.

Si en vez de cinco atmósferas alimentáramos la máquina considerada á 10 atmósferas, T = 180,3°C,

\[
R_1 = \frac{180,3 - 102,7}{273 + 180,3} = 0,171 \qquad R' = \frac{180,3 - 46}{453,3} = 0,296.
\]

La mejora de rendimiento es aún importante, pero no tan marcada como en el caso anterior, es decir, que la condensación es siempre económica, pero tanto más cuanto menor es la presión de alimentación de la máquina de vapor.

La ecuación (1) demuestra de paso la economía de las altas presiones y del recalentamiento del vapor.

Pero ocurre que el funcionamiento de la máquina, según el ciclo de Carnot, ó siquiera aproximadamente, exige dimensiones totalmente fuera de proporción con la potencia; una máquina que tuviera un cilindro de un metro cúbico de volumen, aun cuando se alimentara á 15,5 atmósferas con 10°C en el condensador, no podría marchar á más de 20 revoluciones por minuto, ni desarrollar más de 9 caballos, indicados con un rendimiento orgánico de 70 por 100 todo lo más.

Se ha encontrado más cerca de la realidad, y se emplea por ello más que el de Carnot, el ciclo llamado de Rankine, que suponemos conocido, y que da para la máquina un rendimiento térmico

\[
R = \frac{(T - t)\left(1 + \frac{r}{T}\right) - \log_e \frac{T}{r}}{r + T - t},
\]

en cuya ecuación, T, t y R tienen las mismas significaciones que antes, salvo que son temperaturas absolutas, y r es el calor de vaporización de un kilogramo de vapor á la temperatura T de la caldera; \( \log_e \) es el logaritmo natural ó neperiano, = 2,3 veces el logaritmo vulgar.

Aplicando esta fórmula al ejemplo anterior, tenemos:

Con 5 atmósferas y escape libre............. R = 0,113 (antes obtuvimos 0,116).
Con 5 atmósferas á condensación............. R' = 0,225 (antes obtuvimos 0,252).
Con 10 atmósferas á escape libre............. R = 0,135 (antes obtuvimos 0,171).
Con 10 atmósferas á condensación............ R' = 0,267 (antes obtuvimos 0,296).

La ley económica de la condensación no ha perdido nada de su fuerza en este primer paso hacia la práctica.

La ecuación (2) permite calcular el cuadro siguiente de consumos de vapor en kilogramos por caballo-hora indicado, de la máquina ideal práctica que trabajará según el ciclo de Rankine, bajo distintas condiciones de presión y de contrapresión.

    PRESIONES EN KGS. POR CM²
    CONSUMO EN KG.S. DE VAPOR POR CABALLO-HORA INDICADO

    20	15	12	10	8	6	4	2

    Contrapresiones en kilogramos por cm²
    1,2	5,6	6,3	6,9	7,4	8,2	9,8	13,0	29,4

    1,0	5,3	5,8	6,4	6,9	7,5	8,9	11,4	22,3

    0,5	4,4	4,8	5,2	5,5	5,9	6,7	8,0	11,9

    0,2	3,7	4,0	4,2	4,4	4,7	5,1	5,8	7,5

    0,1	3,3	3,5	3,8	3,9	4,1	4,4	4,8	6,0

Estos consumos se entienden en vapor saturado seco, y representan los límites superiores de los consumos á que se llegará cuando la máquina de vapor sea todo lo perfecta que pueda llegar á ser.

Vamos ahora á la práctica.