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Guía Técnica 3 PCHs
Guía Técnica 3 PCHs
Guía Técnica 3 PCHs
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HIDROELÉCTRICAS
GUÍA PRÁCTICA 3
GUIA PRÁCTICA PARA
LA PUESTA EN MARCHA Y MANTENIMIENTO
DE PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
La presente Guía de Evaluación Preliminar de Pequeñas Centrales
Hidroeléctricas (PCHs) es parte de la serie técnica de PCHs
elaborada por BUN-CA y la cual puede ser accedida en el siguiente
enlace electrónico:
www.bun-ca.org/areas-de-trabajo/energia-renovable/
Esta Guía brinda los pasos que pueden seguir el propietario o encargado
para la operación y el mantenimiento de una PCH.
Guía Técnica 3
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Introducción
FATEF tiene como objetivo remover las barreras que enfrenta la energía
renovable a pequeña escala fortaleciendo la capacidad local para el desarrollo de
proyectos en Centroamérica, con el fin de reducir las emisiones de gases que
contribuyen al efecto invernadero y mejorar las condiciones de vida de las comunidades
rurales de difícil acceso y distantes de la red eléctrica interconectada, mediante la
provisión de energía limpia. Adicionalmente, estos proyectos pueden disminuir la
contaminación del medio ambiente causada por las emisiones de gases de los sistemas
convencionales que utilizan combustibles fósiles derivados del petróleo.
Guía Técnica 3
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¿Cómo se usa esta Serie Técnica de Pequeñas Centrales Hidroeléctricas?
A continuación, se describe en qué consiste cada Guía, por lo que el lector puede
escoger individualmente el fascículo de su interés:
Guía Técnica 1. Guía de Evaluación Preliminar: la Guía 1 describe los pasos para
que, preferiblemente el mismo propietario de la finca, realice el cálculo de datos
técnicos básicos tales como: caudal y altura. A partir de esta información, esta Guía
facilita la forma de cómo se va a utilizar la energía y el tipo de turbina hidráulica
recomendada. Esta información luego debe ser validada por un técnico o profesional en
el tema.
Guía Técnica 4. Guía de Monitoreo: la Guía 4 describe los pasos para la revisión
técnica de una PCH durante la fase de operación para velar por un nivel óptimo de
funcionamiento.
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Tabla de Simbología y Siglas
Metro cuadrado
“ Pulgada m2 (unidad de área)
Pequeña Central
Cos Factor de potencia PCH Hidroeléctrica
Pico Central
Ep Energía potencial pCH Hidroeléctrica
Kilowatt-hora
Segundo (unidad de
kWh (unidad de medida s medida de tiempo)
del consumo eléctrico)
Volt o voltio (unidad
Litro (unidad de medida
l de volumen) V de medida del voltaje
o tensión eléctrica)
Litro por segundo Watt o vatio (la medida de
l/s (unidad de medida
W energía eléctrica,
del caudal) Voltios x amperios = Watt)
Metro (unidad de
m medida de longitud)) Ω
Ohm (unidad de medida
de resistencia eléctrica)
Metros de columna de agua
m.c.a (unidad de medida de presión)
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¿Qué es la Energía Eléctrica?
Demanda eléctrica: es la potencia útil para operar equipos eléctricos (e.g. refrigeradores,
motores, iluminación, comunicación), la cual se calcula sumando todas las potencias de
los equipos empleados en la finca, según la placa que instala el fabricante en cada
equipo.
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Hoja de Registro
Equipo electromecánico
Mes: _______________________ Año ___________________
I Turbina
1 Rodete
2 Rodamientos
3 Carcasa
II Generador
1 Temperatura
III Transmisión
1 Poleas
2 Fajas
IV Tablero
1 Instrumentos
2 Luces
Nota de daño
Causa de daño
Nota de
reparación
Reparado por
Comentarios: Llenar la columna según condición actual: Normal (N), Malo (M), (D) Dañado
Visto Verificador
________________ ______________
Responsable
Operador
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GUÍA PRÁCTICA PARA LA PUESTA EN MARCHA Y MANTENIMIENTO
DE PEQUEÑAS CENTRALES HIDROELÉCTRICAS
Propósito: Esta guía presenta los conceptos y actividades para el manejo técnico
que se debe llevar en los proyectos de pequeñas centraleshidroeléctricas (PCHs).
¿A quién está dirigida? Las acciones recomendadas en esta guía son para la
persona que conozca el funcionamiento normal de una PCH.
En estas guías prácticas se detallan las consideraciones generales de las PCHs, sin
embargo, específicamente para el equipo electromecánico debe existir un manual de
operación y mantenimiento preparado por el fabricante del equipo.
Guía Técnica 3
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1.2.- Operación
La operación de una PCHs consiste en actividades que se realizan en forma ordenada y
segura para el funcionamiento del sistema de generación según su diseño inicial,
obteniendo una calidad de energía estable y continua para los usuarios finales.
1.2.1.1 Pre-operación
Antes de iniciar el proceso de operación, se debe revisar lo siguiente:
Obras civiles
Guía Técnica 3
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Cuando se utilizan motores que van a operar como generadores, revisar que no
haya cargas conectadas, ya que si el consumo es mayor a la demanda, existe
algún cortocircuito o contacto con tierra de una fase, el motor dejará de funcionar
y se embala.
El procedimiento es el siguiente:
Abrir lentamente la válvula principal² hasta que esté totalmente abierta, y luego:
• Para el caso de una turbina tipo Michell-Banki: abrir gradualmente³ el
álabe directriz (Figura 8).
• Para el caso de la turbina Pelton: Abrir gradualmente el inyector de aguja
o tobera (Figura 9).
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Abrir lentamente, significa que hay que dejar pasar el agua en una cantidad mínima, al hacer esto se observará que la turbina irá
aumentando poco a poco su velocidad. Asimismo, al mirar los instrumentos se observará que el voltaje y frecuencia también van
aumentando lentamente.
3
Según el requerimiento.
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Asegurar en el tablero de que la tensión y
la frecuencia o la velocidad de
rotación se encuentren en los rangos de
operación4 de diseño.
Controlar el ingreso de agua según el
requerimiento de energía de los usuarios:
Para el caso de turbina Michell Banki
con el álabe directriz.
Figura 9. Apertura de tobera.
Para el caso de la turbina Pelton con Fuente: Archivo de Dávila C.
el inyector de aguja o tobera. Lima, Perú
Enviar energía a los usuarios del sistema mediante el encendido del switch
termo-magnético del tablero o breaker principal, como se muestra en la Figura 10.
Verificar mediante comunicación con otra
persona (vía celular o radio-comunicador)
que el agua en la cámara de carga no
baje de nivel (debe haber rebose). Si baja
el nivel significa que no hay suficiente
agua, por lo tanto, hay que disminuir la
entrada de agua a la turbina.
Manipular la válvula sólo cuando sea
necesario (para mayor o menor consumo
de energía). Con la experiencia, el opera-
dor debe conocer a cuáles horas del día
se producen los menores o mayores
consumos de energía; de acuerdo a ello
podrá maniobrar la válvula.
Figura 10. Manipulación del breaker a posición “ON”.
Fuente: Archivo fotográfico de Soluciones Prácticas,
Escuchar si existen vibraciones o ruidos del equipo, por lo que si nota deficien-
cias se deberá detener la operación. Entre las deficiencias pueden presentarse
ruidos fuera de lo común, como por ejemplo rozamientos de piezas, vibraciones
anormales, entre otros.
Verificar manualmente que no existan temperaturas muy altas5 en el generador,
rodamientos de la turbina, entre otros.
Registrar los resultados de la operación y de las condiciones del equipo en un
cuaderno, bitácora u hoja de registro elaborada para tal fin. En la página dos se
encuentra un ejemplo de hoja de registro.
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El rango de operación significa que el voltaje va a ser 220V o 110 V, según el diseño del sistema y la frecuencia de 60 HZ.
5 Una temperatura muy alta significa que, al colocar la mano, no se puede mantener por más de 10 segundos.
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1.2.1.4 Operación de parada de la PCH
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Carga secundaria. – Para mantener el voltaje y frecuencia constantes en una PCH, se utiliza el controlador electrónico, el cual deriva la
energía no consumida por los usuarios hacia la carga secundaria que está compuesta por resistencias. La energía que llega a las
resistencias se disipa en forma de calor, por lo que las resistencias pueden ser de refrigeración con agua o con aire.
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La refrigeración con agua es conveniente para potencias mayores a 10 kW y la refrigeración con aire para potencias menores a 10 kW
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1.2.2.2 En caso de inundación o crecidas del río
En general, las PCHs se pueden operar incluso en el caso de las inundaciones, sin
embargo, cuando el río se vuelve fangoso o exista peligro de ingreso de arena y
sedimentos en las instalaciones, el funcionamiento de la PCH debe detenerse
mediante el cierre de la compuerta de ingreso de agua al canal de conducción o el
cierre de la válvula principal cuando la PCH no tiene un canal de conducción.
Después de las inundaciones, los operadores deben inspeccionar todas las
instalaciones, tanto civiles como electro-mecánicas, antes de reanudar el sistema.
Un terremoto afecta a todas las instalaciones de las PCHs, por lo que los operadores
deben realizar las siguientes actividades, posterior al evento:
Inspección visual de daños en las estructuras (e.g. rajaduras en el canal,
bocatoma, cámara de carga, casa de máquinas, cimentación, entre otras).
Inspección de las tuberías al verificar si existen filtraciones de agua,
desplazamiento de anclajes o desplazamientos de terreno.
Inspección visual de los desajustes en el alineamiento del eje de la turbina y del
generador. Asegurándose que el equipo esté desconectado, hacer girar
manualmente ambos ejes para verificar que no trabaje fuera del ajuste inicial.
Reparación de daños de equipos eléctricos, en caso de que no puedan
repararse, se recomienda consultar con el fabricante.
Se llama así a las diferentes acciones que deben hacerse de forma ordenada, planificada
y permanente para lograr que un sistema o equipo dure en el tiempo.
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La frecuencia de la inspección debe realizarse tomando en cuenta las condiciones
climáticas, la operación de las instalaciones y las formas de uso. Durante la época de
lluvias el monitoreo e inspección es más continuo al existir la posibilidad de daños por los
materiales que acarrea el río “aguas arriba” o problemas estructurales en el sistema.
a) Obras civiles
PERIODICIDAD
ACCIONES
ESTIAJE LLUVIA
BOCATOMA
Limpieza de la obra de toma (bocatoma) Cada dos meses Cada día, semanal
Engrase de compuertas Cada seis meses Cada dos meses
Control de funcionamiento de la compuerta Cada quince días Diario
Inspección de la obra de toma Cada dos meses Diario, semanal
Pintado de la compuerta con pintura anticorrosiva Anualmente Cada seis meses
DESARENADOR
Limpieza del desarenador (evacuación de arena) Cada dos meses Cada quince días
Engrase de compuerta Cada seis meses Cada dos meses
Control de funcionamiento de la compuerta Durante la purga Durante la purga
Pintado de compuerta con pintura anticorrosiva Anual Cada seis meses
Inspección de la estructura del desarenador
Anual Anual
(verificar filtraciones o rajaduras)
CANAL DE CONDUCCIÓN
Vigilar el canal eliminando obstrucciones si las hay Diario Diario
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PERIODICIDAD
ACCIONES
ESTIAJE LLUVIA
TUBERÍA DE PRESIÓN
Inspecciones para determinar si hay fugas en las
Cada seis meses Semanal
uniones de los tubos
CASA DE MÁQUINAS
Verificar estructura (paredes y piso) Mensual Mensual
Limpieza de ambientes Diario Diario
Pintado de interiores y exteriores Anual Anual
CANAL DE DESCARGA
Verificar estructura (paredes y piso) Mensual Mensual
b) Equipo electromecánico
En la Tabla N° 4 se muestra las instalaciones y equipos sobre los que habrá que dar
mantenimiento.
Tabla N° 4. Acciones de mantenimiento del equipo electromecánico y su periodicidad
Fuente: Archivos de Capacitaciones de Soluciones Prácticas, Lima
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INSTALACIONES PUNTOS DE MEDIDAS
FRECUENCIA
Y EQUIPOS VERIFICACIÓN A TOMAR
Bibliografía
JICA, MEM. (2008). Como medir nuestras fuentes de agua Para implemantar mini y micro
centrales hidroeléctricas. Lima.
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Esta Guía es posible gracias al apoyo del pueblo estadounidense a
través de la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo
Internacional (USAID). Los contenidos son responsabilidad exclusiva
de BUN-CA y no reflejan necesariamente los puntos de vista de USAID
o del Gobierno de los Estados Unidos.
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USAID es la agencia líder del gobierno de los E.E.U.U. que trabaja para poner fin a la extrema
pobreza mundial y permitir que las sociedades democráticas y resilientes desarrollen todo su
potencial.