1. GUIA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA
INDICE
1. INTRODUCCION
2. CENTRALES HIDROELECTRICAS
2.1 ESTUDIOS A REALIZAR
2.2 MAPA CONCEPTUAL
2.3 COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA
a) Obras civiles
b) Casas de máquinas
c) Tubería forzada
d) Válvulas
e) Turbinas
f) Regulador de velocidad
g) Generadores
h) Regulador de tensión
i) Sistema de sincronización
k) Sistema de medición
l) Equipamiento auxiliar
m) Sistemas de control moderno

2. GUIA DE FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA
1. INTRODUCCION
1.1 Generalidades sobre el funcionamiento
Si bien una central de generación de energía eléctrica, es similar a una industria
común, en la que se trata de transformar una materia prima en un producto acabado,
existen diferencias con ésta, porque se trata de una transformación de un recurso
natural (derivados del petróleo, gas natural, recursos hídricos u otros) en un
producto “no tangible”. (Literalmente, NO TANGIBLE, significa que no se puede
tocar, y bueno, hagan la prueba de tocar el producto final de una central y sentirán
lo que pasa).
Así mismo, otra diferencia con una industria cualquiera es que el producto, energía
eléctrica, debe cumplir con estándares de calidad tales que, si no cumple, las normas
y reglamentos vigentes penalizan pesadamente a los propietarios de la central.
Para cumplir con los estándares de calidad requeridos, los responsables de la
operación y funcionamiento de una central y el equipamiento componente de la
central, deben mantener las características técnicas del producto dentro de límites
establecidos. Los parámetros de la energía eléctrica que se tiene en cuenta, son:
1) Tensión de salida del generador
2) Frecuencia
Ambas magnitudes deben mantenerse, durante la operación de la central, dentro de
límites de variación mínima establecida, independientemente de las variaciones de
carga que normalmente se presentan.
2. CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
2.1 Estudios a realizar para construir una central hidroeléctrica
En el diseño de este tipo de centrales participan profesionales de distintas ramas de
la ingeniería. Como en todo proyecto de ingeniería de mediana a gran magnitud,
existen varios niveles de estudios que hay que encarar. Principalmente, se considera
los siguientes niveles:
a) Perfil de proyecto
En este nivel, se reconoce la existencia del recurso natural, se realizan sondeos
sobre los caudales de los ríos de interés, se levanta datos topográficos, se
comprueba los accesos y se confrontan los datos mediante el uso de cartas

3. geográficas con niveles, como las del IGM (Instituto Geográfico Militar). Inclusive
se llega a calcular costos globales y de esta forma verificar mediante el cálculo
aproximado de indicadores la viabilidad del proyecto.
Este nivel de estudios es importante para descartar eventuales gastos posteriores, en
los siguientes niveles de estudio, puesto que a menudo, la información con que se
cuenta (ya sea a través de pobladores que viven cerca de los ríos u observaciones de
visitantes) suele ser muy optimista, lo que a menudo crea falsas expectativas.
Al contrario, si se comprueba que se presentan condiciones de viabilidad del
proyecto se debe comenzar, si no existe ya, a realizar mediciones de caudal del o los
ríos de interés. Este aspecto es de vital importancia, para contar con datos de aforos
en distintas horas del día, en las 4 estaciones y sobre todo, si el proyecto es
relativamente pequeño, en la época seca.
b) Estudios de pre-factibilidad
En este nivel se pasa a realizar un estudio donde intervienen especialistas de las
diversas ramas de la ingeniería y otros profesionales como ser: economistas,
sociólogos y expertos en impacto ambiental.
Así mismo, se profundizan algunos estudios que son vitales. En particular se
requiere un estudio completo de hidrología para verificar el potencial real del
recurso natural. También se realizan levantamientos topográficos con cierta
precisión, generalmente en escalas 1/5.000, 1/2.000. Otro estudio importante tiene
que ver con la geología de la cuenca y los lugares donde se levantarán las obras.
En este nivel de estudios, se calculan los costos de las obras con mayor precisión y
se calculan algunos indicadores iniciales de la viabilidad económica, social y
financiera del proyecto, además de los efectos del impacto ambiental.
c) Estudios de factibilidad y diseño final
En este nivel de estudios, dependiendo de definiciones del propietario o
inversionista del proyecto, se pasa a profundizar los estudios de ingeniería pudiendo
llegar a realizar (o encargar) un diseño final de las obras.
Como parte integrante de los estudios, se elabora el análisis financiero para
determinar la conveniencia de la inversión. Tratándose de obras que seguramente
tendrán impactos de distinta naturaleza: principalmente social y ambiental, el estado
interviene mediante las regulaciones correspondientes o verificaciones de cada caso.
Tratándose de la explotación de recursos naturales, si la inversión que se realizará es
privada, las instituciones estatales (gobierno central, prefecturas, alcaldías) deberán
intervenir para verificar por su cuenta los indicadores económicos, sociales y

4. ambientales y eventualmente, si el proyecto no es rentable desde el punto de vista
privado, las instituciones citadas podrán coparticipar en el proyecto, para viabilizar
su concreción.
d) Conclusiones
Resumiendo, se puede indicar que para construir una central hidroeléctrica se debe
realizar varios niveles de estudios, los que son elaborados por Consultoras
especializadas y conformadas por equipos de profesionales de las especialidades
descritas.
Por lo tanto, los principales estudios que se realizan para implementar una central
hidroeléctrica, son:
- Estudios hidrológicos de las cuencas de interés
- Estudios de geotecnia
- Estudios topográficos, a distintas escalas, llegando al nivel de detalle en los
diseños finales
- Estudios de evaluación socio-económica de alternativas de suministro de
energía eléctrica.
- Estudios de evaluación financiera.
- Estudios de impacto ambiental
- Estudios estructurales de obras civiles
- Estudios de dimensionamiento de las obras: represas, canales, túneles,
cámara de carga, tuberías de presión, chimenea de equilibrio, obras de
descarga de excedencias.
- Estudios de accesos a las obras, carreteras, otras.
- Estudios de dimensionamiento y especificaciones técnicas de equipos
eléctricos de potencia y equipamiento eléctrico en general, protecciones,
subestación de subida de tensión, estudios de líneas de transmisión, etc.
- Estudios de dimensionamiento y especificaciones técnicas de equipos
mecánicos, tales como turbinas, válvulas, bombas, sistemas de refrigeración,
etc.
- Estudios y especificaciones técnicas de los sistemas de comunicaciones,
automatización, control, mando a distancia, etc.
Debido a que una de las competencias principales que deberá adquirir el egresado
de Ingeniería Electromecánica, es: “REALIZARA DISEÑOS DE SISTEMAS
ELÉCTRICOS”, en la carrera de Ingeniería Electromecánica de la UAGRM, en la
materia Centrales Hidroeléctricas (ELT-292) se desarrolla a lo largo del semestre,
con los estudiantes subdivididos en grupos, proyectos de pequeñas centrales
hidroeléctricas.
Para la realización de los proyectos se cuenta con cartas del IGM, con datos
recopilados en los lugares de interés de caudales de ríos (ubicados, la mayor parte

5. de ellos, en los Valles Cruceños). Además, existe información (diagramas, tipos de
equipos, videos, etc.) sobre equipamiento y la industria eléctrica aplicable a los
sistemas hidroeléctricos, en la red web.
Otra de las competencias del egresado es: “GESTIONARÁ EL
MANTENIMIENTO Y LA OPERACIÓN DE LOS SISTEMAS ELECTRICOS”.
Los temas desarrollados a continuación, aportan en la preparación del estudiante
para adquirir las competencias indicadas.
2.2 ESQUEMA: COMPONENTES DE UNA CENTRAL HIDROELECTRICA
En el archivo COMPONENTES DE UNA C.H. se ha esquematizado el
funcionamiento de una central mediante un esquema de bloques, donde se indica los
equipos componentes y su relación entre si.
Así mismo, en este texto se abarcará, inicialmente, solo las centrales hidroeléctricas.
2.3 COMPONENTES
Los componentes y equipamiento principales de las centrales hidroeléctricas son:
a) Obras civiles (obras de toma, represas, canales, cámara de carga, canales de
descarga, caminos de acceso, etc.)
b) Casa de máquinas
c) Tubería forzada
d) Válvula de ingreso de agua
e) Turbina
f) Regulador de velocidad
g) Generador
h) Sistema de excitación
i) Regulador de tensión
j) Sistema de sincronización
k) Sistema de medición, control y protección
l) Equipamiento auxiliar
m) Sistema de control moderno
Cada uno de los componentes indicados se desglosan en otros elementos y
equipamiento que, resumiendo, son los siguientes:
a) OBRAS CIVILES
Estas obras son necesarias para acumular (en caso de centrales con embalse) y/o
dirigir el agua hacia los equipos que transformarán la energía potencial en energía
mecánica.

6. Dependiendo del tipo de central, básicamente: con embalse y sin embalse, las obras
civiles están compuestas por todas o algunas de las obras que a continuación se
lista:
Con embalse
- Represas
- Canales y/o túneles
- Tubería forzada o conducto a las turbinas
- Casa de máquinas
- Canal o túnel de descarga

7. VALLE DE ZONGO - CENTRAL ZONGO – LA PAZ
(Tuberías y casas de máquinas: actual y antigua)
REPRESA DE ZONGO
(Embalse lleno)

8. REPRESA DE ZONGO
(Embalse en época seca)
REPRESA Y EMBALSE DE SAN JACINTO - TARIJA

9. Sin embalse (a pelo libre, agua fluyente)
- Obras de desvío o derivación (barraje)
- Obras de toma de agua (incluye compuertas para control de ingreso de agua)
- Desarenador
- Canales
- Túneles
- Cámara de carga
- Obras para rebases o excedencias de agua
- Casa de máquinas
- Obras de descarga del agua turbinada
Como parte integrante de las obras civiles se puede también considerar los caminos
de acceso a la central, las brechas o accesos hacia los túneles, canales, cámaras de
carga, tuberías u otros componentes. Estas obras son de primordial importancia para
la construcción, mantenimiento y operación de las centrales.
a1) Fallas en obras civiles
Como toda obra, existen variadas posibilidades que se presenten fallas en estos tipos
de obras. Estas se pueden presentar por:
- Fallas de diseño
- Falta de mantenimiento oportuno
- Operación fuera de los rangos de seguridad
- Por causas naturales imprevistas
Como ejemplos de fallas se puede mencionar:
- Filtraciones de agua en canales, túneles, represas.
- Deslizamientos a causa de filtraciones o malas condiciones geológicas de
laderas, cuencas o terrenos en los que están asentadas las obras y que pueden
afectar la estabilidad de las obras.
- Destrucción de sectores de muros o pisos de canales, túneles, cámara de
carga
- Destrucción de obras de desvío o toma a causa de riadas extremas
Como ya se vio, la cantidad y volumen de las obras civiles en este tipo de centrales
es grande, por lo tanto, se torna imprescindible contar con equipos y materiales en
grado de responder prontamente a emergencias. En el caso que el sistema de
generación cuente con varias centrales, el trabajo de mantenimiento es permanente,
durante todo el año.

10. Normalmente se presentan trabajos de emergencia en época de lluvias, mientras que
se deja para la época seca los trabajos de mantenimiento de canales, túneles, obras
de desvío y toma de agua, etc.

11. VALLE DE ZONGO - OBRA DE DESVIO PARA CENTRAL HUAJI
VALLE DE ZONGO - OBRA DE TOMA PARA CENTRAL HUAJI

12. VALLE DE ZONGO – CANAL DE CENTRAL SAINANI
VALLE DE ZONGO – TUNEL

13. VALLE DE ZONGO – CANAL CENTRAL SANTA ROSA – UNIDAD 1
(Canal en proceso de readecuación por destrucción de central, debido a derrumbe)-2006