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MANTENIMIENTO DE PLANTAS HIDROELÉCTRICAS

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CAPÍTULO VIII


8.1 INTRODUCCIÓN1

En un sistema de potencia eléctrico, ya sea pequeño, mediano o de gran

potencia, las plantas generadores representan uno de los papeles más

importantes para poder mantener los valores nominales, principalmente de

tensión y frecuencia en todo el sistema, y otros de menor importancia, que

necesitan en todo momento el buen funcionamiento de todos sus elementos

equipos e instalaciones que lo componen.

Cuando se emprende cualquier programa de mantenimiento, hay que tener

conocimiento claro de que es lo que se pretende, que función cumple él o los

equipos a mantener, conocer con seguridad el equipo en cuestión, revisar

informes de anteriores mantenimientos similares, contar con los posibles

repuestos y materiales correspondientes y programar con la mayor certeza

posible el lapso de interrupción en el trabajo que desempeñan normalmente. En

lo posible, salvo el mantenimiento correctivo, todos los trabajos se efectuarán

en las horas de mínima demanda, tratando de reducir las horas de

mantenimiento, sin que esto signifique sacrificar un buen trabajo por uno

mediocre.

Se entiende por MANTENIMIENTO CORRECTIVO, aquel que precisa un

equipo o sistema que presentó defectos en plena operación, por lo tanto no

ingresa dentro del programa anual, ya que se trata de un mantenimiento

circunstancial no previsto. Sin embargo, si un sistema recibe este tipo de

mantenimiento, deberá merecer bastante más atención que en su rutina, ya que

una pieza dañada no siempre significa un daño casual de la pieza, sino

representa el resultado del mal funcionamiento de varias otras.

Para evitar en lo posible el mantenimiento correctivo, se debe efectuar

periódicamente un MANTENIMIENTO PREVENTIVO, de todas y cada

una de las partes del sistema.

1 Este texto fue preparado por el Ing. Raúl Saavedra C. con motivo del seminario ofrecido por el Ing.

Armando Lara en la FNI con el tema MANTENIMIENTO DE PLANTAS HIDROELÉCTRICAS en

Julio de 1.991. Las fotografías y algunas adiciones pertenecen al autor y se han añadido algunos elementos

que requieren trabajos de mantenimiento en otras plantas.

CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

218

El período que transcurre entre mantenimientos del equipo, puede o no ser el

mismo para otro. Existen partes que deben atenderse en forma diaria, otros en

forma semanal, mensual, bimensual, etc. hasta inclusive algunos que deben ser

programados con el lapso de algunos años.

Un mantenimiento excesivo, puede traer consigo un deterioro de otros

elementos de la pieza con la que se trabaja (deterioro de pernos,

desalineamiento de ejes, aumento de holguras en cojinetes, etc.) además de

representar un costo adicional en lubricantes que de alguna u otra manera

reciben cuerpos extraños cuando son examinados (por ejemplo en los aceites y

descansos de los interruptores). Por este motivo, la filosofía empleada en el

programa de mantenimiento, debe contemplar claramente el número de

mantenimientos por período que deben efectuar de acuerdo a la vida útil de

cada elemento, e ir revisando estos programas cada cierto tiempo, ya que de

acuerdo a la vida remanente que aun tiene el equipo, posiblemente aumente el

número de mantenimientos que requiera.

Inmediatamente después de efectuar cualquier tipo de mantenimiento, se deben

efectuar las pruebas necesarias para testificar el buen funcionamiento del

equipo. En sistemas hidráulicos y mecánicos, posiblemente bastará con tomar

medidas, dimensiones y revisiones visuales y determinar así su buen

funcionamiento. En cambio para sistemas eléctricos deben añadirse pruebas y

mediciones con instrumentos apropiados para cada equipo.

Luego de efectuar la última revisión y de poner en servicio el equipo o sistema,

se debe preparar el informe correspondiente, acompañado de las mediciones y

valores dejados y, algo muy importante, una recomendación o listado de piezas

o partes que presentan cierto deterioro para efectuar el pedido correspondiente

o en su defecto efectuar la fabricación de la pieza, para lo cual, también se

deberán tomar las medidas exactas originales.

No debemos olvidar, que un buen mantenimiento debe perseguir los siguientes

objetivos:

Mantener los equipos en condiciones satisfactorias de operación.

Mantener los equipos con su máxima eficiencia de operación.

Prevenir al máximo las fallas durante una operación normal.

Reducir al mínimo los tiempos debidos a fallas imprevistas.


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Aumentar la vida útil de trabajo de un sistema o equipo.

Establecer un historial de reparación y mantenimiento ordenado de

cada unidad.

Establecer un control ordenado de repuestos en existencia.

Determinar los repuestos necesarios para futuros mantenimientos.

En el presente estudio, trataremos de explicar en forma sencilla el tipo de

mantenimiento que reciben las plantas hidroeléctricas del Valle de

Choquetanga, pertenecientes a la compañía Boliviana de Energía Eléctrica.

Para un mayor ordenamiento, dividiremos este estudio en un sistema primario o

hidráulico, desde los reservorios de agua en diques y lagos, hasta el ingreso a la

turbina propiamente dicha, un sistema mecánico, un sistema eléctrico, y un

sistema auxiliar o de servicios.

8.2 SISTEMA HIDRÁULICO

8.2.1 LAGOS

INSPECCIÓN DE RUTINA: Diaria o semanal

MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Cada cuatro años

TRABAJOS A PROGRAMAR:

Fig. 8.1 Lago en Zongo

Limpieza de piedras, lodo o lama de las rejillas, que pudieran obstaculizar el


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ingreso de agua a los canales o tuberías forzadas. Aplicación de pintura

anticorrosiva con base asfáltica a la rejilla. En lagos secundarios, los cuales

pueden vaciar sus aguas en otros principales y quedar vacíos, este

mantenimiento se podrá efectuar en forma anual, cuando su nivel de agua se

encuentre en el punto más bajo.

También cada cuatro años se sacará una muestra de los sedimentos o depósitos

minerales que pudieran existir en el fondo del lago, debido a una posible labor

minera cercana y se analizarán los mismos para verificar si estos residuos

echados a los lagos dañan el agua y principalmente causan deterioro a las

ruedas de las turbinas. Si es necesario se efectuará, una limpieza del fondo del

lago con maquinaria pesada.

8.2.2 DIQUES (Fig. 8.2)


MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Anual


Fig. 8.2 Presa de mampostería con aliviadero en escalones

Reparación de posibles filtraciones que pueda tener el dique, los cuales podrían

ser detectados durante las inspecciones diarias o semanales que se efectúan. La


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forma de reparación varía mucho según la estructura constructiva del dique,

pudiendo ir desde el simple taponamiento de la filtración con materiales

sencillos, hasta la inyección de hormigón fluido. En muchos otros casos

también se puede efectuar una plastificación de la pared mojada del dique. Para

todos estos trabajos, se deberá llevar siempre un registro del comportamiento

del dique en todo momento (filtraciones o problemas similares en época

lluviosa o de estiaje).

8.2.3 REGLETAS DE NIVEL




Limpieza de las regletas de verificación del nivel de agua del lago. Si es

necesario se cambian las mismas teniendo mucho cuidado de mantener los

niveles correctos, ya que de ellos depende el programa de producción diaria en

base al volumen de agua almacenada.

Fig. 8.3 Sistema óptico para medir el nivel del agua en el reservorio (Chojlla)

En varias plantas hidroeléctricas del país se está procediendo al reemplazo de

las regletas de nivel por sensores ópticos como el mostrado en la figura 8.2, los

mismos señalan el nivel de las aguas directamente al computador que controla

toda la central.


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8.2.4 DESARENADORES (Fig. 8.4)

INSPECCIÓN DE RUTINA Diaria o semanal

MANTENIMIENTO PROGRAMADO Cada tres meses


Fig. 8.4 Desarernador en la Planta de Punutuma

Sobre el río Yura, se encuentra la Planta de Punutuma, que es administrada por

la Empresa Río Eléctrico, la cantidad de arena que es arrastrada hacia el canal

ha obligado la costrucción de varios desarenadores de considerable tamaño,

varias compuertas como las que se observan en la figura 8.4 permiten que

periódicamente los residuos de arena sean arrastrados por las mismas aguas del

canal a traves de salidas que se abren en la parte inferior de los desarenadores y

que son accionadas por los mecanismos de apertura mencionados

anteriormente. La frecuencia de limpieza queda declarada por la cantidad de

residuos que arrastra el canal y que dependen de la época del año, haciéndose

mantenimientos más frecuentes en la época de lluvias.

8.2.5 COMPUERTAS (Fig. 8.5)




Limpieza general, desmontaje de engranajes, varillas etc. para verificar su

correcto funcionamiento. Engrase y aplicación de pintura anticorrosiva. Si es


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necesario efectuar cambio de algún descanso, varilla o cualquier otra pieza, se

deberá realizar este lo antes posible, ya que, especialmente las compuertas de

los lagos base (los que envían agua a la central), son operados constantemente

para regular el caudal de agua y así conseguir la potencia requerida.

Fig.8.5 Compuertas (La Chojlla y Choquetqnga)

8.2.6 CANALES Y TÚNELES




Fig. 8.6 Rejilla de entrada al canal de aducción (de tubería) en la Central de Paso

de Rea-Rea.


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Fig. 8.7 Canal hacia Milluni (Zongo) Tunel Chojlla-Yanacachi

Para cualquier trabajo en canales o túneles, se requiere siempre el vaciado de

estos, lo que constituye una paralización en la producción de la planta en

cuestión. Sin embargo, el trabajo rutinario anual, consiste principalmente en la

limpieza de piedras o cuerpos extraños dentro del canal o túnel, además de la

extracción de carga de los desarenadores, control minucioso de puntos de

referencia (testigos) para evaluar movimientos de terreno, especialmente en

áreas de fallas geológicas y tomar así determinaciones de trabajos más

específicos. También se aprovecha este vaciado del canal, para aplicar pintura

Los canales y túneles siempre deberán ser inspeccionados con mucha

atención, ya que la presencia de una pequeña filtración, puede ser la causa

de un desprendimiento del terreno, ya sea en la base o en los terrenos

encima de canales y túneles. Estos taponamientos o derrumbes del canal

muchas veces son reparados en varios días, dependiendo de la magnitud del

problema. Cualquier indicio de filtración debe ser atacado con un

mantenimiento correctivo en el que se emplea casi siempre aceleradores de

fraguado de cemento, ya que la producción de energía eléctrica no puede

ser interrumpida por mucho tiempo.


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anticorrosiva en las rejillas y compuertas de alivio, que sirven para vaciar el

agua cuando se requiera.

8.2.7 CANALES DE DRENAJE

INSPECCIÓN DE RUTINA: Mensual

MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Semestral


Estos canales de drenaje son pequeños volúmenes de agua que podrían ser

perjudiciales a la estructura del canal principal, ya sea encima o debajo de este.

Cuando se trata de un canal de drenaje superior, las aguas son encausadas al

canal principal, aprovechando también este pequeño caudal en la producción

de energía. También existen canales de drenaje en los sectores de la tubería de

presión para evitar desprendimientos o movimientos de terreno en las anclas de

tuberías.

Fig. 8.8 Torrentera para protección del canal en Punutuma

El mantenimiento semestral consiste principalmente en la limpieza y retiro de

piedras o hierbas de estos canales, que pudieran causar un desborde de las

aguas.


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Los canales de aducción también pueden protegerse con torrenteras, estas

construcciones civiles consisten en una especie de puentes para las aguas de

lluvia, construidos sobre los canales en los lugares que concentran las aguas

que discurren por las laderas y son conducidas por encima del canal para evitar

la erosión del mismo.

La figura 8.8 muestra una torrentera construida en la planta de Punutuma, las

características de la serranía, han obligado la construcción de varias que

protegen al canal de las precipitaciones pluviales, conduciendo las aguas y los

residuos que arrastran las lluvias por encima del canal, evitando de esta manera

que residuos caigan en el canal, dichas torrenteras también requieren trabajos

de mantenimiento y de limpieza.

8.2.8 CÁMARAS DE CARGA




Fig. 8.9 Cámara de Carga Planta Killpani (RioYura)

En fechas coincidentales de mantenimiento de canales y túneles, se deberá

efectuar el desarenado correspondiente y reparar las posibles filtraciones. Se

debe pintar también la rejilla principal, que detendrá todo objeto extraño que

no pudo ser detenido por las anteriores rejillas, ya que ésta es la última barrera

antes de llegar el agua a la turbina.


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8.2.9 INDICADORES DEL NIVEL DE AGUA

INSPECCIÓN DE RUTINA: Diaria

MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Trimestral


Los indicadores de nivel de agua, marcan el nivel de la cámara de carga

(Forebay) y deben ser calibrados constantemente con relación a lo que marcan

en instrumentos de la casa de máquinas y el nivel real medido. Trimestralmente

los sistemas de medición que cuentan con contrapesos y poleas, deben ser

limpiados y engrasados para trabajo libre de los flotadores.

8.2.10 VÁLVULAS DE CABECERA


MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Cada cuatro meses


Fig. 8.8 Válvula de cabecera

Mensualmente se deberá engrasar el gusano del sistema de apertura y cierre. Se

deberá desmontar toda la unidad para efectuar el asentamiento de la cortina (si

es de cortina), o del desgaste del dispositivo de cierre, ya sea esférica, cilíndrica

de mariposa etc. En la mayor de las veces, se presentan desgastes debido a

cavitación por la diferencia de velocidades en el flujo de agua por rugosidad,


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forma o defecto de alguna de las piezas. Si es posible, se rellenará cualquier

defecto con soldadura apropiada y retorneo con equipo adecuado. Si fuera

válvula tipo cortina, se asentarán las anillas de bronce para poder lograr un

cierre hermético. Como parte de la válvula de cabecera se encuentra también la

válvula by-pass, la que deberá recibir atención similar a la principal. Una capa

de pintura anticorrosiva protege a la misma de las inclemencias climatológicas

y de corrosión.

8.2.11 TUBERÍA DE PRESIÓN (Fig. 8.10)




Normalmente, el mantenimiento de la tubería de presión consiste

principalmente en limpiar las costras o sedimentos que podrían formarse en el

interior de la tubería, y la aplicación de pintura anticorrosiva con base asfáltica,

para evitar el deterioro por corrosión. La limpieza interna se la efectúa

lanzando desde la rejilla, en la cámara de carga, cepillos (Fig. 8.11)

(chanchos), para que estos en su recorrido vayan descostrando la superficie

interior. Actualmente se investiga la utilización de martilleo con prensas

especiales que puedan golpear la superficie exterior en forma distribuida.

Fig. 8.10 Tuberías de presión Choquetanga y Yanacachi


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Si existiese alguna filtración especial, deberá ser reparada con prontitud, ya que

la presión de agua puede volver una simple filtración en un boquete de grandes

proporciones. Para esta reparación, es necesario vaciar completamente la

tubería y calentar el sector dañado para aplicar la soldadura apropiada o en su

defecto colocar un refuerzo previamente formado con el diámetro externo

original. Dependiendo de la vida actual de la tubería, es necesario efectuar una

evaluación del espesor de la misma, y compararla con las dimensiones

originales.

Esta prueba se efectúa con un instrumento supersónico aplicado en la parte

exterior de la tubería (varios puntos por muestreo en cada sección de la

tubería), el que determina por eco el espesor de la misma. El instrumento debe

estar calibrado para el tipo de material en cuestión y también cereado con

exactitud. No deberá exceder a cuatro años el periodo entre mediciones,

disminuyendo este tiempo en las tuberías que ya tienen un buen tiempo de vida

útil. Según los resultados obtenidos, se efectúan reparaciones principalmente en

sectores golpeados por grandes rocas, o en su defecto, se deberá reemplazar la

sección con gran desgaste.

Las juntas de expansión también necesitarán de una buena inspección, y según

esto se definirá el cambio de empaquetaduras, o simplemente un reajuste de

pernos. Las anclas donde se sujetan las tuberías deberán ser controladas para

efectuar refuerzos o modificar las zapatas.

Fig. 8.11 Cepillos o chanchos


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Trimestralmente se debe efectuar el deshierbado y limpieza de piedras del canal

por donde están instaladas. Similar atención se prestará a la chimenea de

equilibrio.

8.3 SISTEMA MECÁNICO

8.3.1 VÁLVULAS PRINCIPALES (Fig. 8.12)




El mantenimiento que se debe aplicar a estas válvulas, será similar a las de tipo

cabecera, teniendo cuidado de vaciar previamente la tubería de presión.

Igualmente, se controlará el cierre hermético de ésta y de su válvula by-pass. Se

deben mantener constantemente engrasados todos sus mecanismos de cierre y

apertura.

Fig. 8.12 Válvula principal Planta de Rea-Rea.

En válvulas modernas, que utilizan servomecanismos de apertura y cierre,

también se debe efectuar limpieza de los ductos de agua y aceite que utilizan

para multiplicar la fuerza aplicada. Los pistones y cilindros deben

inspeccionarse con el objeto de determinar su deterioro y programar el cambio

de empaquetaduras o piezas. Si estas válvulas tuvieran un control automático

de apertura y cierre, en cada inspección de rueda, o cuando sea accesible, se


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deberá controlar este y su circuito de control correspondiente.

Siempre se mantendrá en condiciones de trabajo y de presencia, aplicando

también la pintura apropiada.

8.3.2 TAPA DE TURBINA (CAJA)

INSPECCIÓN DE RUTINA: Cada cuatro meses



Según la inspección de rutina, en la que se verifica posibles rajaduras o

picaduras por cavitación, se determinará una reparación apropiada.

Normalmente, las tapas de turbina antiguas, son de hierro fundido, por lo que

una reparación de rajadura necesita una atención especializada, en la que se

deberá calentar la tapa completa y así evitar nuevas rajaduras por malos

trabajos aplicados. Actualmente existen algunos pegamentos y materiales muy

resistentes, los cuales pueden solucionar en alguna magnitud este tipo de

problemas. También requieren lucir un color adecuado por lo que la capa de

pintura debe ser renovada cada dos años

Fig. 8.12 Tapa de la turbina y turbina.


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8.3.3 INYECTORES (Fig. 8.13)


MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Cuando se requiera


Al igual que la tapa de la turbina, los inyectores, deflectores y pitones, deberán

inspeccionarse cuando se revisa el estado de la rueda (cada cuatro meses). Al

ser el material especial y la forma aerodinámica, las agujas no podrán ser

reparadas en el lugar de funcionamiento. Pues requieren ser extraídas con el

cuidado de no rayarlas ni golpearlas y ser enviadas al taller apropiado para

reponer su forma y estado original. Cada fabricante y cada modelo de turbina

tiene dimensiones y formas diferentes, por lo que un control antes y después de

enviar la unidad a reparación, se calificará el mantenimiento correcto al que fue

sometido. Por lo anterior, es necesario tener agujas en almacén para efectuar el

cambio correspondiente.

Fig. 8.13 Inyector y aguja inyectora Planta de Choquetanga

En el sistema de apertura y cierre, se tiene varios otros elementos, los cuales

deben cumplir su misión específica, unos de guiar el eje del inyector, otros de

evitar fugas de agua, otros de distribuir el flujo en la tobera, etc. Estos

elementos no pueden ser vistos ni revisados en forma periódica, debido a la

complejidad de su montaje; sin embargo, un posible deterioro o mal


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funcionamiento, muchas veces puede ser detectado por el cambio de sonido en

la turbina, o por el escape de agua por las junta estopas. En muchas ocasiones

se ha visto que un sonido extraño, puede ser causado por objetos trancados en

la tobera, que distorsionan completamente el chorro de agua. Cuando se cambia

aguja, es recomendable también cambiar pitón, para así obtener el buen

funcionamiento del conjunto. Siempre que se inspeccione el conjunto, se

deberá comprobar lo siguiente:

Carrera del inyector

Cierre hermético

Desgaste o daños

Estado de la pintura

Fig. 8.14 Agujas y Pitones

8.3.4 DEFLECTORES





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En cada inspección de rueda, se verificará el correcto funcionamiento de

deflector o deflectores, dependiendo de cuantos inyectores tiene cada unidad,

además de controlar si éstos no se encuentran con cavitación, rajadura u otro

defecto. Se deberá comprobar la correcta ubicación de estos con relación a la

aguja inyectora y al orden de movimiento en el brazo del deflector controlado

por el gobernador. Una prueba del trabajo efectivo de este, así como del

gobernador, se puede realizar sacando de línea la unidad, cuando se encuentra

con carga, y verificando si la unidad no se embala. Cada 10 días, se deberá

engrasar todas las articulaciones que controlan el movimiento del deflector.

8.3.5 RUEDA (Fig. 8.15)




El mantenimiento de rueda, generalmente es correctivo, ya que se trata de

reparar picaduras por cavitación o rajaduras por esfuerzos indebidos.

Fig. 8.15 Ruedas Tipo Pelton

Al ser la rueda uno de los elementos de mayor significación del capital de

operación, debe merecer especial cuidado en su inspección como en su

reparación. En cada inspección, los pernos de sujeción deberán revisarse y

comprobar su correcto ajuste. Si por causa de una inspección se decidiera el


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cambio de una rueda, el trabajo debe ser lo más prolijo y exacto, ya que de esto

dependerá el correcto funcionamiento de toda la máquina (empujes axiales,

excentricidades, malos asientos en descansos, etc.). Cuando se realiza el

cambio de ruedas, se debe marcar la posición de estas con respecto al flange. Si

la rueda ya trabajó anteriormente no se deberá utilizar nunca escariadores para

facilitar el colocado de pernos, bastará con limpiar cada hueco y cada perno,

además de colocar cada perno en el lugar en que se lo encontró con respecto al

flange.

Durante la inspección, existen sectores de la rueda que hay que examinar con

mucha atención. Los daños más frecuentes en ruedas son:

- Cavitación o erosión en aristas de copa o cucharas.

- Rajaduras en labios o base de cucharas.

Fig. 8.16 Ondulaciones en álabe Pelton

Las aristas y puntos de reparación en las cucharas deben tener un acabado

uniforme y fino, ya que de no ser así se contribuirá al desgaste de estos lugares,

trayendo como consecuencia distorsiones pequeñas en el recorrido del agua en

el fondo de la cuchara.

La cavitación en los bordes externos de cucharas con causadas comúnmente

por un menor radio de estos o un cambio abrupto del contorno. Las


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cavitaciones en la parte posterior de las cucharas son causadas por la descarga

de agua de la cuchara anterior. Cuando esto ocurre, habrá que revisar el ángulo

de salida del cuenco de la cuchara, insuficiente para permitir que el chorro de

agua sea despejado en forma óptima y no incidir en las cucharas posteriores.

Las erosiones causadas por partículas de arena, Fig. 8.16) se caracterizan por la

aparición de ondulaciones en la copa de las cucharas. En este caso, habrá que

programar una limpieza de la cámara de carga y de los desarenadores del canal.

Normalmente, cuando la cuchara tiene ya una erosión de 1/64" o más, se debe

realizar la reparación de la rueda.

Las rajaduras que pueden presentarse en la rueda son: En base de cucharas y en

labios de cucharas. Las rajaduras en base de cucharas, generalmente inutilizan

la rueda, dando fin a su vida útil. Una reparación a ruedas con este tipo de

averías y su posterior puesta en servicio, pone en serio riesgo al conjunto de la

turbina. Las rajaduras en los labios de las cucharas, pueden ser reparadas. Estas

rajaduras son causadas por esfuerzos alternativos de extrema frecuencia que

están relacionadas con las condiciones de funcionamiento de la turbina, además

de sus dimensiones y espesores de la cuchara. Si las rajaduras de este tipo no

pueden ser apreciadas a simple vista, se puede utilizar el instrumento "Magna

Flux" (Fluorescent Penetrant Testing Method). Por este método, también se

puede encontrar y determinar rajaduras en base de cucharas. Toda reparación

de rueda, es un arte y requiere de personal capacitado y con bastante

experiencia. Pues se debe elevar la temperatura a niveles recomendables y así

evitar más daños en el conjunto. En reparaciones de rajaduras es recomendable

hacer un orificio en la parte final de la rajadura, para evitar su posterior avance,

y después continuar con la reparación normal, empleando la soldadura y

corriente de arco apropiadas.

La inspección periódica que se efectúa a una rueda pelton debe ser sistemática,

revisando primero una cuchara, en todas sus partes, y pasar a la siguiente hasta

concluir con el conjunto. Muchas veces resulta incómodo o imposible efectuar

la revisión desde un solo lado de la rueda. Por lo que se debe repetir la

inspección por el otro lado. Toda inspección debe ser explicada claramente en

el informe mensual, atendiendo si es necesario, los siguientes sectores:

Unión de aristas y aristas.

Puntos de separación.

Labios de cucharas.


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Copa de cucharas.

Borde externo de cucharas.

Escotaduras.

Parte posterior de las cucharas.

Cuando, por efecto de deterioro, se cambia la rueda, se debe acompañar el

informe respectivo, un esquema explicativo de la magnitud de la erosión,

cavitación o rajadura de la cuchara dañada.

Por todo lo anterior, se debe contar por lo menos con una rueda en espera, y

toda unidad que sea cambiada debe entrar en mantenimiento inmediatamente

después de su retiro. Luego de efectuar el cambio, se hará girar lentamente la

turbina, para verificar excentricidades o rozamientos que pudieran ser

lamentados en futuro cercano.

Todos los pernos, tanto de sujeción de rueda como de la tapa de la turbina o

laberintos de retención de agua en el eje deben ser apretados en lo posible con

ayuda de un torquímetro, y no debe faltar ninguno, ya que el diseño original así

lo requiere.

Cuando se revisa una rueda, también se aprovecha de engrasar las

articulaciones del deflector que están dentro de la turbina.

8.3.6 CÁMARA DE DESFOGUE




Durante la inspección de rueda, se revisará también la cámara de desfogue

poniendo atención a las paredes laterales que generalmente son de hormigón

armado, y la plancha de desfogue de acero. Si se tienen desprendimientos de

cemento en las paredes laterales de la cámara de desfogue, estos serán

reparados con un enlucimiento de cemento fuerte (mortero 1:1). En lo posible,

se evitará emplear aceleradores de fraguado, ya que debilitan la mezcla.

En erosiones o rajaduras aparecidas en la plancha de desfogue, se debe emplear

una técnica similar a la de reparación de ruedas, teniendo siempre presente que

el calentamiento previo de la unidad es de suma importancia. Después de

efectuar la soldadura con arco, se debe golpear con martillo apropiado el sector,


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y anular las posibles tensiones mecánicas.

Dentro la cámara de desfogue también existen las salidas de tuberías de

refrigeración de descansos, de vaciado de tubería de presión y de otros

servicios auxiliares. Estas salidas se las debe mantener siempre libres de

musgos u objetos que perjudiquen el normal flujo del agua.

8.3.7 DESCANSOS O COJINETES (Fig. 8.17)

Fig. 8.17 Cojinetes

INSPECCIÓN DE RUTINA: Anual



Las conchas superior e inferior de cada descanso, deberán tener una lubricación

correcta y ser revisadas cada vez que se tengan noticias de sobrecalentamiento

o cuando se efectúe el mantenimiento anual de la unidad. Debe existir una libre

circulación de agua por el sistema de refrigeración interno.

Las conchas en buen estado tendrán un claro de 0.002" por cada pulgada de

diámetro del eje, para así lograr una lubricación y trabajo adecuado.

Si se observan pequeñas picaduras en las conchas, será un indicio de existir

descargas de corrientes a tierra mediante el cojinete, por lo que se deberá

revisar la aislación de los pedestales con relación a tierra. Si se tienen fugas

laterales de aceite, se deberá revisar el nivel de aceite y los retenes de las

conchas. Si se cambian retenes y estos son dañados, se debe presumir un

desgaste excesivo de las conchas, por lo que se programará su cambio. Si se

observa dureza en la parte base de las conchas, estas son debidas a la corrosión,

mala maniobra o excesivo empuje debido a fuerzas mecánicas. En estos casos


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se debe revisar la alineación de los pedestales y fijadores de las conchas.

También se revisarán cojinetes, cuando exista vibración que pueda deberse al

desgaste del material antifricción.

Un sobrecalentamiento de las conchas de descansos, podrá tener las siguientes

causas:

Lubricación impropia.

Insuficiente aceite en los descansos.

Aceite sucio o de características diferentes a las

recomendadas.

Aceite de mala calidad.

Fallas en anillos de lubricación.

Mala aislación de los pedestales.

El pedestal de descanso, sirve también como tanque de almacenamiento de

aceite, y tiene su indicador de nivel. Si se tuviera una fuga de agua de

refrigeración al aceite, esta fuga será comprobada por la aparición de agua

condensada en las tapas de inspección de los anillos de lubricación, y por la

constitución del aceite en forma lechosa y con espuma, se deberá subsanar la

fuga. El aceite que normalmente se usa para descansos es el ATURBIO No 78.

Los ayudantes de turno, controlaran constantemente el nivel de aceite.

No se debe trabajar con exceso de aceite ni mucho menos con déficit, pues en

ambos casos se deteriora la unidad. La temperatura normal promedio de

funcionamiento es de 450 C. No se debe permitir la elevación de temperatura a

más de 80o C, ya que causaría serios daños en el material antifricción.

Los anillos rozantes deben estar siempre libres en su deslizamiento. El sistema

de refrigeración de descansos, normalmente es por agua mediante serpentín o

intercambiadores de calor, las válvulas de entrada de agua deben tener un

mantenimiento constante y estar funcionando correctamente, ya que cualquier

problema en descansos obligará a suspender el ingreso de agua para su

desmontaje, sin perjudicar el suministro de agua a las demás unidades.

Las bombas de aceite para las unidades que utilizan refrigeración mediante

intercambiadores de calor, deben ser mantenidas cada seis meses, tanto en su

parte mecánica como en su motor eléctrico.

Las termocuplas de control de temperatura en descansos debe trabajar


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normalmente y comprobar su fidelidad trimestralmente, para diferentes valores

de carga tomada por la unidad. Ocurre normalmente que la temperatura es

mayor cuando la máquina trabaja a media carga, porque existe menor

lubricación en las conchas.

También serán controlados y mantenidos los relés de flujo de agua de

refrigeración en forma mensual, sacando lama o barro que podría perjudicar el

trabajo normal del relé. Igualmente se verificará el funcionamiento de alarmas

de agua y temperatura en la consola del tablero correspondiente.

Cuando se efectúa el cambio de conchas en descansos, estos deberán ser

previamente asentados, utilizando para ello azul de prusia impregnado al eje.

Luego, con tres o cuatro movimientos de vaivén de la concha apoyada al eje, se

determina los puntos que deben ser pulidos o escareados. (los sectores

manchados con el azul de prusia en la concha). Se deberá lograr un

asentamiento de por lo menos el 60 % de la superficie de contacto.

8.3.8 GOBERNADOR (Fig. 8.18)




Diariamente se debe controlar la perfecta operación de los gobernadores, ya

que ellos constituyen el cerebro para regular la turbina. Una buena inspección

diaria consiste en:

Controlar el nivel de aceite.

Controlar la presión de aceite.

Engrasar sus articulaciones.

Anualmente se deberá efectuar el desmontaje completo, y realizar el lavado de

cada una de las piezas que lo componen, empleando para ello gasolina. A

continuación se verán los gobernadores mecánicos, que constituyen una buena

escuela para ver posteriormente los gobernadores de accionamiento hidráulico,

pero de control electrónico. Todo gobernador consta de una válvula piloto, que

recibe información de la velocidad de la rueda mediante un sistema de varillas

acopladas a un regulador tipo watt o uno similar. Esta válvula piloto cierra y

abre orificios para dejar circular aceite a presión a servomecanismos que se

encargan de abrir o cerrar el deflector y/o aguja y controlar de esta manera la


241

velocidad de la turbina. Por lo tanto, en el mantenimiento anual, se debe ver

también el sistema de bombeo de aceite, que en unos gobernadores se

presentan como parte del mismo gobernador, y en otros como un conjunto

diferente.

Fig. 8.18 Gobernador Planta Choquetanga.

Se debe tener especial cuidado en el armado respectivo, ya que cada pieza tiene

su posición de trabajo e inclusive las empaquetaduras que se deben fabricar,

tendrán que respetar los orificios originales. Se han tropezado con muchos

inconvenientes a causa de invertir empaquetaduras e interrumpir así el flujo de

aceite. Una de las características del buen funcionamiento de los gobernadores

antiguos, es la oscilación suave y permanente de la válvula piloto, que indica su

constante regulación.

Normalmente las varillas de articulación son derivadoras o integradoras de la

magnitud a controlar, y deben marcarse en los lugares en que articulan, ya que

al cambiar estos, se desregularía completamente el gobernador. Toda pieza,

después de ser limpiada, debe ser empapada con el aceite correspondiente,

antes de ser introducida en su lugar de funcionamiento, así se evitan

atascamientos. Luego, se debe controlar el deslizamiento libre del conjunto

donde trabaja.


242

Una vez concluido el mantenimiento correspondiente, se debe filtrar o en su

defecto cambiar el aceite (aturbio No 68), previa limpieza del tanque de presión

como de la cuba del gobernador.

Este mantenimiento se efectúa con la válvula principal y by-pass cerradas.

Antes de abrir estas, se debe efectuar una prueba en vacío de la regulación que

se desea. Cada gobernador tiene su manual correspondiente, y en función a los

resultados obtenidos, se realiza la calibración necesaria hasta lograr resultados

satisfactorios. Durante estas pruebas se debe controlar el tiempo de cierre y

apertura de la aguja, para así evitar los golpes de ariete en las tuberías.

Igualmente se controlará el accionamiento correcto del deflector. Cada planta

tiene un tiempo de cierre y apertura característico calculado en función de la

altura de la caída, sección de la tubería, espesor de la misma e inclusive vida

útil remanente. Los valores regulados por el gobernador deben estar

enmarcados en estos índices.

Una vez concluido el mantenimiento, se deberá mantener, durante un tiempo

prudencial, en observación constante y si es necesario, en ajustes repetitivos.

Muchas veces los movimientos de las agujas y deflectores son o suaves o

torpes, lo que habrá que corregir.

Una recomendación importante, es la de respetar las características de aceites

con los que trabajan, especialmente en los amortiguadores o dashpots, que son

los que en definitiva dan la característica de reacción suave o dura.

Después, se debe aplicar una capa de pintura a la chapa exterior, para también

precautelar la apariencia y protección a corrosiones externas. Correas poleas y

otros, deben ser mantenidos constantemente, fijándose las grapas con correas,

chavetas y pasadores en poleas y controlando los motores de las bombas de

aceite. (en algunas unidades las bombas funcionan con la energía mecánica

transmitida del eje del generador mediante correas). Si es necesario se

cambiarán rodamientos a los motores de las bombas, y se efectuará el

mantenimiento de estos como es menester en cualquier motor eléctrico.

Otras unidades presentan como parte del gobernador a economizadores que

facilitan el movimiento de apertura y cierre de las agujas. El mantenimiento de

estos, se hará en la misma forma que el de gobernadores.


243

8.4 SISTEMA ELÉCTRICO

8.4.1 GENERADOR

8.4.1.1 ROTOR (Fig.8.19)

INSPECCIÓN DE RUTINA: Cada 10 días



Diariamente se debe controlar el estado de los carbones, porta carbones, anillos

rozantes, y cualquier anormalidad que pueda ser sentida o alterada en los

instrumentos de medición de corriente, tensión, etc. El sistema de circulación

de aire de refrigeración de los generadores, hace que los residuos de carbón de

los anillos rozantes, penetren en el interior del rotor y estator, ya que el aire de

ventilación es absorbido por las etapas ubicadas cercanas a las tapas laterales

del generador, o sea cercanas a los anillos rozantes. Por este motivo es

necesario efectuar limpieza de carbones, porta carbones y anillos rozantes cada

10 días, e inclusive limpiar las partes accesibles a los polos del rotor. También

se aprovechan los momentos de para de la unidad para efectuar este tipo de

limpieza.

Fig. 8.19 Rotor Planta Zongo

Cada año se efectúa la limpieza de los residuos de carbón y polvo en las partes

accesibles del rotor, y cada cuatro años se debe desmontar el conjunto estator


244

rotor y realizar una limpieza más prolija y profunda. Se puede utilizar solventes

apropiados para la extracción de residuos indeseables y de suciedad. Toda la

limpieza mejora en gran manera los valores de aislación, pero constituye un

trabajo minucioso y paciente.

Después se aplica una capa de barniz aislante y se espera a que éste seque

correctamente. Se debe proteger con carpas y estufas a toda la unidad para que

no adquiera humedad durante el mantenimiento.

Siempre que se efectúa el desmontaje del rotor para realizar el mantenimiento,

se debe tener especial atención en el montaje, nivelando correctamente el eje

del mismo para no tener empujes axiales indeseables durante el trabajo normal.

Antes de poner en servicio, se comprueba el nivel de aislación de las bobinas

del rotor con el eje o masa. Se debe emplear un megger de 500 V. y los valores

deben estar encima de 1 megohmio por cada voltio de trabajo normal de las

bobinas. Si estos valores estuvieran bajos, se debe efectuar el secado del rotor,

haciendo circular por el devanado el 25 % de la corriente nominal.

Los anillos rozantes no se desgastan con la misma uniformidad, por lo que es

recomendable cambiar polaridad de los carbones cada 6 meses para así obtener

un desgaste uniforme. Los cuidados que se deben tener en cuenta para un buen

funcionamiento de los carbones son:

Verificar su perfecta posición.

Deben tener movimiento libre en su soporte o porta

carbón.

Se debe mantener un empuje constante de 160 gr/cm2

regulando los soportes de los porta carbones.

No permitir desgaste de carbones hasta la parte metálica

del mismo, ya que dañarían los anillos rozantes.

Cuando se realiza el cambio de carbones, asegurarse de

que estén asentados correctamente.

Un excesivo movimiento de los carbones puede ser debido a:

Variación de la parte lisa del anillo rozante, debido a

excentricidad del eje.

Incorrecta presión de resortes.

Mala ubicación de los porta carbones.


245

Después de efectuar el mantenimiento, ya sea anual o cada cuatro años, se

deberá sacar la curva de excitación en vacío. llevando la turbina a su velocidad

nominal y tomando valores de corriente de excitación versus tensión de línea e

ir pasando estos valores a un sistema de ejes coordenados. Estas curvas de

deben comparar con las curvas de años anteriores. Un achatamiento en la curva

de excitación, será un claro indicio de existir cortocircuito en espiras del rotor.

8.4.1.2 ESTATOR

INSPECCIÓN DE RUTINA: Cada 4 meses



Fig. 8.20 Estator La Chojlla

Existen dos programas bien definidos para realizar el mantenimiento del

estator. Uno de ellos se lo efectúa en forma anual, y el otro cada cuatro años.

Sin embargo, se deben aminorar estos lapsos, si se notan especialmente

sobrecalentamientos en sus chapas. El mantenimiento anual consiste

principalmente en sacar las tapas laterales del generador y destapar las ventanas

de inspección de la carcasa para efectuar una limpieza de los ductos de

ventilación en las chapas del núcleo, y también las cabezas de las bobinas. Este

mantenimiento se lo efectúa con paciencia y cuidado empleando tocuyo torcido

y varillas de material suave, que puedan introducirse en los ductos y espacios

entre bobinas en un proceso de "chuseado". Se deberá supervisar


246

constantemente este proceso, ya que un mal uso de herramientas u objetos

punzantes puede dañar la aislación de las bobinas.

Posteriormente se aplicará una capa de barniz aislante y se dejará en secado en

forma similar al rotor. Antes y después de este trabajo, se deberán sacar valores

de aislación de las bobinas entre fases y entre fase y tierra, desacoplando el

punto del neutro estrella y empleando para ello un megger de 5.000 voltios

(puede variar dependiendo de la tensión nominal del generador). Estos valores,

referidos a 40oC, deberán tener un índice de polarización mayor a 2, para

lecturas entre uno y diez minutos. También, después del mantenimiento anual,

se deberá sacar la curva de potencia en función a la apertura de la aguja, con el

propósito de determinar una potencia económica de producción.

Cada 4 años, se desmontará el conjunto rotor estator, y se efectuará el proceso

anterior, pero con mayor precisión y facilidad, limpiando y revisando la cara

interna del núcleo, donde se pueden determinar algunos puntos calientes

debido a la pérdida de aislación interlaminar.

Para la limpieza de las bobinas, se puede utilizar un solvente adecuado.

También se puede utilizar aire caliente comprimido, para eliminar el polvo. Se

debe verificar que los seguros de las bobinas del estator (cuñas), estén

completamente fijos, así como los separadores de las cabezas de bobinas. Si

existiera rajaduras o resquebrajamientos de la carga aislante, será preciso

limpiar y reparar de acuerdo a las necesidades con materiales aislantes (cinta

cambray, cinta de vidrio, cinta de algodón, barniz, etc.). Deberá evitarse la

contaminación de bobinas con substancias adversas a preservar sus condiciones

normales (carbón, humedad, polvo, aceite, etc.) En igual forma que en el

mantenimiento anual se aplicará una capa de barniz.

Los valores de aislación se tomarán cada 24 horas, para así tener una idea clara

del enfriamiento gradual que tiene la máquina, empleando siempre el megger

de características explicadas anteriormente, es muy importante tomar la primera

lectura apenas se haya parado la máquina, y sin remover ni limpiar el polvo o

suciedad de las bobinas, así se evaluará el trabajo realizado. Todos los valores

deberán estar referidos a 40oC de temperatura.

Si después de realizado el trabajo los valores de meggeado son bajos, será un

claro indicio de haber adquirido humedad, con la consecuente debilitación de

la aislación, por lo que deberá ingresarse en un proceso de secado, haciendo


247

girar el conjunto a su velocidad nominal, levantando voltaje en forma

progresiva, hasta llegar a la corriente nominal, pero con las bobinas del

generador en cortocircuito. La máquina debe ser aislada del sistema y si es

necesario instalar los instrumentos apropiados para el control de tensiones y

corrientes.

Algunas de las causas del debilitamiento de la aislación son:

Sobrecalentamiento de las bobinas debido a sobrecargas o

condiciones anormales de funcionamiento.

Excesiva humedad y/o grasa.

Contaminación por conducción de materiales.

Sobrevoltaje de operación.

Daños mecánicos de cortocircuito.

Fallas mecánicas debidas a embalamientos.

También es necesario efectuar un control anual del aterramiento, tomando

valores de resistencia de tierra del sistema mejorando si es necesario los valores

de tierra usando carbón vegetal y sal u otros componentes.

8.4.2 EXCITATRICES (Figs. 8.21 y 8.22)




Al igual que rotores y estatores, las excitatrices se mantendrán en similar forma

y rutina. Se debe tener cuidado en el acople de excitatrices (en unidades que

cuentan con excitatriz piloto y excitatriz principal), ya que tienen volandas y

empaquetaduras de cuero, las cuales cuando se encuentran deterioradas

producen vibración en el descanso que los soporta, y pueden causar daños a

este. Si se presenta este caso, será necesario cambiar inmediatamente las

volandas y/o empaquetaduras de cuero. Los conmutadores deberán tener buena

atención, se los limpia cada diez días al igual que carbones y porta carbones.

Sin embargo, en forma anual se controlará el estado de la mica, las delgas,

presiones de resortes en porta carbones, etc.


248

Fig. 8.21 Excitatriz

Nunca deberán asentarse los carbones ni limpiar los conmutadores con lija

esmeril de fierro, ya que se daña la película formada en el cobre del

conmutador. Cuando se precisa realizar un rectificado del conmutador, se

deben utilizar las herramientas, soportes y piedras esmeriles existentes para este

efecto.

Como parte de la excitatriz se encuentra también el cubical de excitación y los

cables que cierran el circuito de excitación.

El regulador automático de tensión, deberá ser revisado y limpiado anualmente

o cada vez que se observe chisporroteo en los sectores rodantes o se tenga

información de funcionamiento anormal. Estos reguladores cuentan con su

recipiente de sílica, para absorber la humedad del ambiente. Se deberá

mantener la sílica gel en buenas condiciones, sacando la humedad adquirida

con el calentamiento de la misma.

Si es preciso efectuar una calibración de los reguladores de tensión, habrá que

referirse siempre a los catálogos correspondientes, ya que varían inclusive en

unidades similares.


249

Fig. 8.22 Excitatriz y anillos rozantes

En los reóstatos de excitación, se controlará su funcionamiento y estado de la

parte deslizante, además de limpiar las espiras y controlar la presión de empuje

del contacto deslizante.

En los interruptores de campo, se debe aplicar una limpieza y asentamiento de

contactos en forma anual.

Es también importante revisar el estado de las resistencias de disipación, que

sirven para eliminar sobretensiones en las bobinas del generador, cuando por

algún motivo la unidad sale de la línea por alguna falla. La conexión y

secuencia de cierre de su circuito, debe ser controlada, y estar enclavada con

los contactos principales del interruptor de campo.

8.4.3 INTERRUPTORES DE POTENCIA





250

Los interruptores de potencia deben ser inspeccionados diariamente, ya que

estos son los que en definitiva aislaran cualquier falla del sistema que pueda

dañar al generador o problemas del generador que afecten al sistema. Nos

referimos principalmente a los OCBs, por ser los más comunes en centrales

pequeñas y medianas. Sin embargo, por su reducido tamaño y aislación,

aunque mucho más caros, se emplean otro tipo de interruptores, entre ellos los

de exafluoruro de azufre. Los OCBs. deberán ser revisados después de 500

operaciones o en forma anual. Al realizar el mantenimiento en tiempos

debidos, se minimizaran los daños que pudieran ser causados por malas

operaciones o condiciones extremas del sistema. Antes de efectuar un

mantenimiento de OCBs., se deberá inspeccionar con detenimiento los

pequeños y grandes problemas que presenta o que se pudieran presentar

durante el mantenimiento. Se debe prever los repuestos necesarios para un

posible cambio (contactos fijos o móviles, aceite de buen nivel de aislación,

piezas mecánicas, etc.)

El mantenimiento debe atacar principalmente los siguientes puntos:

Mecanismo de operación y seguridad.

Cuba de aceite.

Condiciones de aceite.

Nivel de aceite.

Empaquetaduras de la cuba.

Alineación de contactos.

Tabiques aislantes.

Contactos fijos o móviles.

Orificios de ventilación.

Pasataps y aisladores.

Bobinas de cierre y apertura.

Revisión del circuito de operación.

Para efectuar estos trabajos, se debe tener la seguridad de que el OCB está

aislado del sistema (cuchillas seccionadores, entre OCB y barras abiertas del

generador fuera de línea).


251

Fig. 8.23 Interruptor de hexafluoruro de azufre

Si los contactos principales están relativamente picados, y no es necesario su

reemplazo, se debe efectuar un asentamiento de estos, utilizado simplemente un

pequeño martillo de herrería y martillar suavemente el contacto hasta lograr

una superficie homogénea y regular similar a la forma original. El empleo de

lijas o limas de fierro deterioran los contactos y distorsionan completamente la

superficie de contacto.

Al terminar el trabajo, se tendrá especial cuidado de colocar el interruptor con

sus contactos principales abiertos. Controlar esta condición efectuando varias

pruebas en vacío. Verificar también el aterramiento de la cuba o masa y el

circuito eléctrico de operación de cierre y apertura. Después de colocar en

servicio el interruptor, se deberá entrar en un período de observación, para

verificar, principalmente, el buen contacto en su cierre, como también las

posibles filtraciones de aceite que se pudieran presentar.

8.4.4 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Y OPERACIÓN




Todos los instrumentos de medición, voltímetros, amperímetros, vatímetros,

vármetros, medidores de energía, factor de potencia, etc., serán inspeccionados

diariamente y calibrados en forma anual con un patrón determinado para cada


252

instrumento o por la inyección de corrientes en amperímetros. Si existiese la

duda de funcionamiento en un instrumento, se puede controlar con algún otro

método conocido, ya sea en comparación con los demás valores registrados por

otros instrumentos, por la prueba cronométrica de medidores, etc.

Normalmente los medidores de energía son contrastados y sellados anualmente

por personas peritas en este tipo de calibraciones, por lo que si se tiene algún

defecto, habrá que comunicar inmediatamente su mal funcionamiento o

descalibración, efectuando previamente un control cronométrico en función de

la potencia entregada al sistema y de las características propias del medidor

(Kwh, relación de relojería, etc.).

Los CTs. Pts., llaves de operación, etc. serán también controlados diariamente

por consecuencia del control efectuado a los instrumentos de medida. Por lo

menos una vez cada cuatro años, se deberá efectuar una prueba de inyección

primaria a los Cts. y Pts. para controlar su correcta relación de transformación.

Fig. 8.24 Tablero de Mandos e Instrumentos Carabuco.

Los relés de protección, que normalmente no pueden ser inspeccionados en

forma visual, serán analizados siempre y cuando operen debido a una falla y

calibrados en forma anual. Se deberá tener el cuidado de controlar, durante su

operación, la señal que el relé envía a cierto lugar para efectuar una operación y

la señalización que marca en el relé para indicar su operación.

8.5 SISTEMA AUXILIAR O DE SERVICIOS


253

8.5.1 BATERÍAS (Fig. 8.25)




Todo sistema eléctrico, tiene un sistema de corriente continua que tiene como

fuente de energía un banco de baterías estacionarias, las cuales proporcionan

energía para poder operar interruptores, luz de emergencia, comunicaciones,

etc. Existen baterías diversas en su construcción, existiendo las de plomo,

antimonio, cadmio, las secas, etc. En este manual se explicará resumidamente,

el mantenimiento que se efectúa al set de baterías que utilizan electrolito a base

de agua acidulada en ácido sulfúrico.

Fig.8.25 Set de Baterías

Cuando un set de baterías ha sido instalado siguiendo los pasos y requisitos de

carga, nivel de electrolito, gravedad específica del mismo, tensión de cada

celda, etc. no necesitará más, durante su vida útil, que la adición de agua

destilada para compensar la evaporación que pudiera existir, dependiendo de la

temperatura a que se eleve la celda durante su operación. Nunca se debe añadir

ácido para elevar la densidad específica del electrolito, a no ser que el


254

mantenimiento que se esté efectuando sea tal, que toda la celda se vacíe y se

lave la misma con agua destilada. Después de instalado, el set de baterías

deberá contemplar celdas piloto, para efectuar las inspecciones de rutina. Estas

celdas piloto, son aquellas que normalmente están en extremo de carga,

temperatura y gravedad específica. Se supone que todas las demás están dentro

de los valores intermedios de estas celdas piloto.

Los controles de rutina serán efectuados tomando los valores de:

Nivel del electrolito.

Gravedad específica del electrolito.

Temperatura de la celda.

Tensión de la celda.

Sulfatación de las celdas.

Sulfatación en borneras.

Semestralmente se tomarán valores de todas las celdas, y cada dos meses se

tomarán de las celdas piloto para efectuar su análisis y correcciones

correspondientes. El nivel de electrolito deberá estar entre las marcas mínimas

y máximas, que están indicadas en las cubas de cada celda. Si se deja que el

nivel del electrolito sea tal, que deje al descubierto las placas, se tendrá como

resultado una sulfatación anormal y las placas se desmoronarán. Sólo se

requerirá añadir agua destilada para evitar este daño. Bajo ninguna

circunstancia se añadirá electrolito, a menos que se sepa con seguridad que

hubo derrame o pérdida de electrolito, y cuando sea necesario añadir ácido a las

celdas éste deberá estar en forma diluida. La gravedad específica, será de 1.215

a 770F. Si la temperatura es otra deberá añadirse o restarse 0,001 a la gravedad

específica por cada 3oF de diferencia a los 77

oF de referencia. La temperatura

de cada celda nunca deberá exceder a 100oF.

La tensión de cada celda normalmente alcanza el valor de 2,15 V. a plena

carga, variando según los fabricantes. La sobrecarga produce la corrosión de las

rejillas positivas y una excesiva emanación de gases, lo que ocasiona un

aflojamiento del material activo y el deslizamiento de éstos entre placas y

separadores, formando un sedimento fino de color café en el fondo del

recipiente.

La sobrecarga, también eleva la temperatura de las celdas, y puede ocasionar la

destrucción de placas separadoras. Un subcargado constante, también ocasiona


255

un desgaste gradual de las celdas. Esto se puede visualizar por la tendencia de

las placas a tornarse de un color claro, y por la baja lectura de la gravedad

específica. El sedimento que se deposita en el fondo del recipiente, cuando la

subcarga es prolongada, es de color blanco y fino. También una subcarga, hace

que algunas celdas se agoten con mayor rapidez que otras. El remedio a una

subcarga, es lógicamente una carga, hasta lograr que todas las celdas estén en

condiciones normales.

La sulfatación de las placas, se forma como parte natural del proceso de

descarga, este es cristalizado y reducido mediante la corriente de carga. Por lo

tanto la sulfatación en este sentido, es parte de la operación de batería y no

debe considerarse como una anormalidad. Sulfato de plomo también es el

resultado de una acción local, por autodescarga de placas ocasionadas por

corrientes parásitas o por la acción de la solución ácida en el material de las

placas, así, la proporción de sulfatación depende de la concentración y

temperatura del electrolito. El sulfato de plomo formado por esta acción local,

se puede reducir mediante una corriente cargadora. Si la densidad del

electrolito es alta, una corriente cargadora podría hacer que la sulfatación

crezca en grandes proporciones, por lo que se deberá controlar esto.

Otro uso de la palabra sulfatación puede ser aplicado a las costras de sulfato de

plomo formadas sobre las placas, como resultado de mal funcionamiento o mal

trato. Esta forma de sulfatación es difícil de reducirla y puede dañar la celda, ya

que puede taponar los poros de las placas. Una forma de remediar las

sulfataciones es el de evacuar algo del electrolito y restituir el nivel empleando

solamente agua destilada. Sin embargo, cada fabricante da sus remedios y su

forma de mantenimiento. El igualar o emparejar las cargas, debe ser una parte

de la rutina del mantenimiento de las baterías estacionarias.

8.5.2 CARGADORES DE BATERÍAS




Normalmente, en plantas hidroeléctricas, el sistema utilizado en carga de

baterías está conectado simultáneamente con el circuito de trabajo y el set de

baterías, por lo tanto las necesidades del circuito de trabajo son en cierta

manera determinantes en el período e intensidad de carga. La carga de baterías

en forma flotante (Floating), resulta de la conexión en paralelo de las baterías y

la carga, manteniendo el voltaje constante, tan alto como la batería en circuito


256

abierto y mantenida en condición de plena carga con una pequeña cantidad de

corriente que recibe el cargador y que compensa las pérdidas por la acción

local. La carga continua a diferencia de la flotante, mantiene la corriente

constante.

El cargador debe estar en condiciones de mantener una carga flotante en todo

momento y una carga continua cada cierto tiempo, en que se quiera dar un

refresco al set de baterías. El mantenimiento consiste en efectuar la limpieza

interior, verificar si no se tienen conexiones a tierra o masa ya sea del positivo

o del negativo del cargador, y de limpiar los reóstatos de regulación, así como

también revisar la presión de contactos móviles en estos reóstatos.

8.5.3 BOMBAS DE AGUA DE EMERGENCIA

INSPECCIÓN DE RUTINA: Cada 10 días



Durante la rutina, se verifica el funcionamiento de la bomba de agua de

emergencia (generalmente alimenta el sistema de refrigeración de descansos),

mientras se efectúa la limpieza y mantenimiento del estanque de agua principal.

Anualmente se debe efectuar el mantenimiento común como a cualquier motor

eléctrico, de su motor, y el de las partes mecánicas e hidráulicas que posea,

según el tipo de bomba de agua en cuestión.

8.5.4 ESTANQUES DE AGUA


MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Quincenal


Los estanques de agua deben ser inspeccionados diariamente, y en época de

lluvia hasta cuatro veces al día, ya que normalmente toman agua de ríos y son

taponados por las hierbas que arrastra la crecida de estos.

Muchas veces, estos mismos estanques, sirven para alimentar agua a

campamentos y otros servicios, por lo que cada 10 días se debe efectuar la

limpieza de estanques de agua, lavando las paredes laterales y base, como

también los filtros de agua que se instalan a la entrada de las tuberías de

distribución de la central y campamentos.


257

8.5.5 SISTEMA DE ALARMAS




Existe en el tablero general o en su defecto en uno especial, la señalización de

alarmas de todos los equipos que pudieran tener relés de control de algún flujo

o valor controlado (presiones, temperaturas, velocidades, etc.). Estos sistemas

normalmente trabajan con corriente continua tomada del set de baterías y

merecerán una inspección diaria (en muchos casos se tienen sistema de

pruebas), y un mantenimiento semestral revisando y calibrando los valores

controlados.

Las luces de indicación de trabajo defectuoso, como también las alarmas

sonoras, deben trabajar perfectamente en todo momento, ya que ellas darán la

primera noticia de funcionamiento defectuoso, y una acción rápida y eficiente,

podrá salvar parte o todo el equipo instalado de una central.

8.5.6 LUCES DE EMERGENCIA




La operación de cualquier relé o funcionamiento de un OCB. sacando fuera de

línea la máquina o tal vez, también, sacando fuera del sistema a los

transformadores de potencia, posiblemente deje sin energía de servicio local a

las plantas, por lo que se requiere también un sistema de luz de emergencia que

tome energía del banco de baterías de la planta o de otro similar, pero que sea

mínimamente suficiente para poder efectuar las operaciones correspondientes,

si estos problemas se produjeran en horas nocturnas.

Las luces de emergencia, deberán ingresar automáticamente cuando se tenga

tensión cero en barras de planta. Por lo tanto, tienen un contactor enclavado

con el sistema de luz normal, y sus contactos deberán ser revisados cada seis

meses, y ser asentados, si lo precisaran. Lógicamente las bobinas de estos

contactores serán controlados en esa oportunidad, haciendo un simulacro de

tensión cero, que puede lograrse desenergizando la bobina de retención del

sistema de luz de emergencia.


258

8.5.7 SISTEMAS DE COMUNICACIÓN


MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Cada cuatro meses.

TRABAJOS A PROGRAMAS:

En un sistema de producción de energía eléctrica, se debe mantener constante

la comunicación con las demás plantas, con el centro de despacho de carga,

como también con las demás instalaciones del campamento y residencias de los

técnicos.

Normalmente existen dos tipos de sistemas de comunicación, uno de la central

base con el centro de despacho de carga, y otro interno con las dependencias,

campamentos y otras plantas del valle de explotación energética.

Los sistemas empleados en estos dos tipos de comunicación pueden tener un

sin fin de variedades, desde la comunicación por hilo físico conectado a

aparatos telefónicos a magneto, hasta los mas sofisticados sistemas de

comunicación actual. Cada sistema tiene su propio manual y períodos de

mantenimiento, que deben ser cumplidos por quienes tienen a su cargo estos

departamentos. Toda falla en comunicación debe ser reparada con prontitud, ya

que de ella depende la coordinación de la producción. En muchos casos los

problemas no son solucionables en un período corto, por lo que se tendrán, en

lo posible, líneas de emergencia para poderse comunicar con las demás plantas,

con los “forebays” y con los lugares donde se cierran o abren compuertas o

válvulas que controlen el flujo de agua por las instalaciones hidráulicas, sino

existen líneas de emergencia se efectuarán las conexiones necesarias para

restablecer comunicación con los teléfonos de mayor urgencia.

También existen sistemas alternativos de comunicación, que son utilizados en

caso de falla de los sistemas normales (radiofrecuencia), los que deben estar

listos para ingresar en servicio en cualquier momento.

8.5.8 CASA DE MÁQUINAS




La sala de máquinas así como todos los equipos instalados en ella, deben estar

permanentemente limpios, sin polvo ni manchas de aceite u otros materiales

nocivos a la vida útil de todo equipo eléctrico, mecánico o hidráulico.


259

Se revisará con especial atención el techo de la casa de máquinas, no deberá

existir ninguna gotera, ya que podría causar problemas en los equipos eléctricos

instalados. Se aplicará cada tres años una capa de pintura anticorrosiva pura

(sin mezcla de gasolina).

Las paredes interiores y exteriores se mantendrán lúcidas y bien pintadas. Una

pared que tenga problemas de desprendimiento de revoques, producirá un

polvo que, en contacto con bobinas o cualquier tipo de aislantes, producirá un

deterioro rápido de estos.

Fig. 8.26 Casa de máquinas Chururaqui.

Los vidrios y las mallas eléctricas, también deben estar en condiciones de

máxima eficiencia, ya que, aunque no parezca, cada parte tiene su razón de

trabajo y protección a los equipos e instalaciones.

Pisos, gradas, puertas, etc. deben estar presentables y mostrar la imagen de que,

realmente la energía eléctrica hidráulica, es una energía limpia.

En la casa de máquinas un equipo que forma parte de la construcción misma es


260

el puente grúa, al cual se debe aplicar un mantenimiento preventivo y engrase

minucioso antes de que sea utilizado con un mantenimiento programado dentro

de la planta. Se debe mantener en condiciones de óptimo funcionamiento para

ingresar a trabajar en cualquier momento.

8.5.9 CAMINOS


MANTENIMIENTO PROGRAMADO: Mensual


Fig. 8.27 Camino hacia el valle de Miguillas

Las plantas hidroeléctricas están, en su generalidad, construidas en sectores de

máxima acumulación de agua o de flujo de gran caudal de agua. En caso de

turbinas Pelton el aprovechamiento de grandes caídas, tiene como lógica un

gran desnivel topográfico del sector, la única comunicación física entre plantas,

lagos, diques, canales, cámaras de carga, etc. constituyen los caminos, los

cuales, habrá que mantenerlos en condiciones de tránsito normal, ya sea en

época de lluvias o en períodos de estiaje.

En terrenos de difícil acceso, no es muy extraño ver caminos que no cuenten

con peralte apropiado para evacuar las aguas de lluvia a los canales o cunetas.

Un método experimentado con muy buenos resultados, es el de efectuar

desvíos de agua del camino hacia las cunetas, aproximadamente cada 30 o 40


261

m. teniendo así pequeños caudales que no logran lavar el ripiado del camino.

Se debe efectuar semestralmente la limpieza de cunetas y alcantarillas, para

evitar desbordes de agua que causen deterioros en el camino. Una vez cada año

se efectuará un ripiado general, y semestralmente se arreglaran los baches que

pudieran aparecer. Estos mantenimientos, se hacen coincidir con el principio y

fin de la época de lluvias.

8.5.10 DEPÓSITOS ALMACENES Y OFICINAS

INSPECCIÓN DE RUTINA: Semanal



Para llevar a cabo todo mantenimiento en plantas, según la explicación de los

subtítulos anteriores, se debe tener un control actualizado y minucioso de

herramientas materiales y repuestos en forma ordenada, identificando además

el uso que debe tener cada herramienta y el destino que tiene en un futuro un

repuesto determinado. Existen unidades que tienen repuestos muy parecidos,

pero que no siempre pueden ser utilizados indistintamente.

Semestralmente se debe efectuar el inventario de lo que existe en almacenes y

talleres.

Las oficinas deben contener la información necesaria y actualizada sobre los

sistemas y planos, como también las estadísticas e informes sobre fallas

ocurridas de cualquier elemento a través de su vida útil.

8.5.11 CAMPAMENTOS




Las viviendas dotadas a quienes realizan diferentes labores en plantas, deben

estar mantenidas en forma anual, y siempre prestar las comodidades mínimas

para lograr: tranquilidad, comodidad y abrigo a los trabajadores y sus familias.

Un trabajador que no descansa en buena forma, debido a incomodidades de la

vivienda que ocupa, rendirá mucho menos en su labor, que uno que descansa y

tiene la comodidad apropiada. Se programarán mantenimientos de viviendas en

forma sistemática, para así no elevar mucho el presupuesto de mantenimiento

de cada gestión.


262

Los trabajos a programar son, lógicamente, los mismos que se pueden y deben

realizar en cualquier vivienda (sistema eléctrico, obras civiles, sanitarias,

jardines, etc.).

También en este ítem, se debe programar el mantenimiento adecuado del

sistema de comunicación social con el que se cuenta en un campamento

(repetidoras de televisión, videos, cine, etc.) para mantener alto el espíritu de

trabajo del obrero, mantenerlo socialmente comunicado, informado y educado

acorde a los adelantos científicos y avance tecnológico mundial, como también

proporcionar distracción a sus familias. Este mantenimiento se lo efectúa en

forma anual.


263

TRABAJOS PRÁCTICOS

PRÁCTICA Nº 1

1. Investigue y explique el funcionamiento de una Central Maremotriz

2. Investigue y explique el funcionamiento de una chimenea de equilibrio

o pozo piezométrico.

3. Investigue como funcionan la Plantas Hidroeléctricas de acumulación

de Bombeo

4. Explique los siguientes conceptos: Potencia instalada. Factor de carga.

Factor de demanda. Factor de instalación. Utilización anual. Factor de

utilización. Factor de reserva. Reserva Rotante, Reserva Fría.

5. Explique qué es un ariete hidráulico y como funciona.

PRÁCTICA Nº 2

Utilizando el método de Thiessen y el método de las Isoyetas, determine la

precipitación promedio sobre las siguientes áreas (Considere que cada lado de

los cuadrados tiene 10 Km. y que las precipitaciones están dadas en mm):

a)

16

13

18

12 8

10

b)

7 5

11

8 6

9


264

2.-Suponga una tubería de acero de L=795 m, diámetro de 1,4 m, espesor de

18 mm. Trabaja bajo una altura de carga de 500 m y un caudal de 11 m3/seg.

La velocidad de régimen es de 18 m/seg. Determinar a) La depresión que se

obtendrá cuando se abra el distribuidor en 1,2 seg para un caudal de 0,5 de la

plena carga. B) El tiempo de cierre mínimo para que la sobrepresión al final de

la tubería no exceda de 800 m de columna de agua.

3.- Una tubería de fundición está compuesta de dos tramos el primero tiene una

longitud de 265 m diámetro de 85 cm y espesor 12 mm, el segundo tramo hacia

arriba tiene una longitud de 344 m diámetro de 90 cm y espesor de 10 mm.

Trabaja con una altura de carga de 500 m y un caudal de 5 m3/seg. La

velocidad de régimen en la tubería es como promedio 7 m/seg. Determinar:

a) El tiempo de cierre mínimo para que la sobrepresión al final de la tubería no

exceda de 300 m de columna de agua y el tiempo que demora en producirse la

sobrepresión indicada

b) La máxima presión que se producirá al final de la tubería si el tiempo de

cierre es de i) 2 seg ii) 3 seg

c) La depresión que se obtendrá cuando se abra la aguja de la tobera en un

segundo para un caudal del 55 % de la plena carga.

4.- Resolver el problema anterior si la tubería es de acero y la altura de carga

disminuye a 445 m con una velocidad promedio de 4,8 m/seg. (los demás datos

se mantienen iguales).

PRÁCTICA Nº 32

1.- Haga una investigación acerca de la construcción de túneles para su

aprovechamiento en instalaciones hidráulicas.

2.- En un salto de agua se cuenta con una carga estimada neta de 97,75 m y un

caudal disponible de 11,4 m/seg. Por condiciones de servicio se van a instalar

dos unidades generadoras. Calcular: 1) Tipo de turbinas. 2) Potencia por

unidad 3) Velocidad de giro.

3.- La potencia disponible en un aprovechamiento se ha estimado en 100000

CV, instalando 4 turbinas hidráulicas que permitan utilizar una carga de 510

2 POLO ENCINAS MANUEL, Turbomáquinas Hidráulicas, Edit. Limusa 1974 Pag. 255


265

metros. Calcular 1) Tipo de turbinas 2) Caudal por unidad 3) Velocidad

específica.

4.- Una planta hidroeléctrica tiene instaladas cinco unidades Francis bajo una

carga de 37,5 m y un caudal de 19 m3/seg como condiciones de diseño.

Calcular: 1) Velocidad específica. 2) Potencia por unidad. 3) Velocidad de

giro. 4) Posición de la turbina respecto al nivel aguas abajo. 5) Diámetros D1 y

D2

5.- Una turbina trabaja bajo una carga de 57 metros, dando una potencia de

30200 CV. Determinar: 1) Tipo de turbina. 2) Velocidad de giro. 3) Caudal 4)

Posición de la turbina respecto al nivel aguas abajo.

6.- Una turbina Kaplan de eje vertical trabaja bajo una carga de 45 metros,

con un caudal de 27,60 m3/seg. Determine: 1) Velocidad específica 2)

Velocidad de giro 3) Potencia 4)Diámetro de la hélice 5) Número de polos del

generador para una frecuencia de 50 ciclos por segundo.

7.- Una turbina aprovecha un caudal de 17,5 m3/seg y una carga de 48,5

metros. Calcule las características principales de dicha turbina, conectada a un

generador de 60 ciclos por segundo.

PRÁCTICA Nº 4

1. Explique e investigue acerca de la generación de Potencia reactiva y

su regulación en un generador

2. Investigue de cuántas formas se efectúa la ventilación de los

generadores.

3. Explique como se efectúa el reparto de la carga de la red entre dos

generadores que trabajan en paralelo.


266


267

BIBLIOGRAFÍA

CHESTER L. DAWES "TRATADO DE ELECTRICIDAD DE CORRIENTE

ALTERNA" 1977 Cuarta edición

CHOW, MAIDMENT, MAYS. “HIDROLOGÍA APLICADA” Mc. Graw Hill 1994.

COMITÉ NACIONAL DE DESPACHO DE CARGA, PÁGINA WEB www.cndc.com 2009

DE SOUZA SULCY, RUBEN DARIO FUCHS, ALFONSO HENRIQUES

MOREIRA SANTOS. “CENTRAIS HIDRO Y TERMELETRICAS” 1983 Editora Edgard Blücher Ltda. Sao Paulo - Brasil

ENCICLOPEDIA DE LA CIENCIA Y DE LA TÉCNICA, Ediciones DANAE

S. A. 1977 (Cuarta edición) ENCICLOPEDIA CEAC DE ELECTRICIDAD (José Ramírez, Lorenzo

Beltrán), CENTRALES HIDROELÉCTRICAS, Edit. CEAC, 1995

GÓMEZ NAVARRO JOSÉ LUIS, JOSÉ JUAN ARACIL "SALTOS DE

AGUA Y PRESAS DE EMBALSE" 1944.

LINSLEY, KOHLER, PAULUS. “HIDROLOGÍA PARA INGENIEROS” Editorial Mc. Graw Hill 1977

LUCA CARLOS "PLANTAS ELÉCTRICAS" Teoría y Proyecto 1974 Séptima edición.

MATAIX CLAUDIO “MECÁNICA DE FLUIDOS Y MÁQUINAS

HIDRÁULICAS” Harper & Row Publishers Inc. 1972

NOZAKI TSUGUO "GUÍA PARA LA ELABORACIÓN DE PROYECTOS

DE PEQUEÑAS Y MEDIANAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

DESTINADAS A ELECTRIFICACIÓN RURAL" Jica 1981.

NOZAKI TSUGUO "DATOS PARA LA ELABORACIÓN DE

PROYECTOS DE PEQUEÑAS Y MEDIANAS CENTRALES

HIDROELÉCTRICAS" Jica 1981.

http://www.cndc.com/


268

POLO ENCINAS MANUEL “TURBOMÁQUINAS HIDRÁULICAS” Editorial Limusa México de 1975

QUANTZ L. “MOTORES HIDRÁULICOS” Gustavo Gili 1962

SAAVEDRA RAÚL "MANUAL DE MANTENIMIENTO DE PLANTAS" 1991.

STREETER VÍCTOR "MECÁNICA DE FLUIDOS" Mac Graw Hill 1975.

SUPERINTENDENCIA DE ELECTRICIDAD, ANUARIO ESTADÍSTICO,

MEMORIA ANUAL 2007

SUPERINTENDENCIA DE ELECTRICIDAD, REGULACIÓN DEL

SECTOR ELÉCTRICO, 10 AÑOS 1996-2006

VIEJO ZUBICARAY “ENERGÍA HIDROELÉCTRICA” Editorial Limusa México

ZOPPETTI JÚDEZ GAUDENCIO "CENTRALES HIDROLECTRICAS" Su estudio. Montaje, regulación y Ensayo. 1989 Tercera edición. Editorial Gustavo Gili, S.A.

capÍtulo viii mantenimiento de plantas …docentes.uto.edu.bo/alvargaso/wp-content/uploads... ·...

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