Capitulo 1_LOS SISTEMAS ELECTRICOS_2019

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CAPITULO 1 
 
 
LOS SISTEMAS ELECTRICOS 
 
 
 
1.1 Características de la Electricidad 
 
La electricidad es un bien de consumo que tiene una serie de características específicas que la 
distinguen de otros productos, la principal característica diferente es que no es almacenable, 
aunque es posible almacenar electricidad en baterías, pero por el precio, rendimiento y 
dificultad de manejo esta posibilidad en impracticable cuando se manejan las cantidades de 
energía habituales en el mundo desarrollado. En consecuencia, la electricidad debe producirse, 
transportarse en el mismo instante que es consumida, lo que provoca que los sistemas 
eléctricos sean sistemas dinámicos de gran complejidad, que además se ve agravada por su 
tamaño. En todo instante, ese enorme sistema dinámico debe mantener el equilibrio entre la 
generación y la demanda, y la falla de cualquier elemento puede provocar perturbaciones que 
se transmiten a todo el sistema casi instantáneamente. 
 
Otra particularidad de la electricidad tiene que ver con su transporte, no se trata de un producto 
que se pueda trasladar en forma de “paquetes” que se envían de un lugar a otro por el camino 
 2 
más adecuado en cada momento. La energía eléctrica se transporta a través de redes en general 
malladas sin que se pueda elegir el recorrido, este depende de las leyes de Kirchoff que reparte 
las corrientes en función de las impedancias de las líneas y los otros elementos que constituyen 
las vías por donde circula la electricidad. Salvo en casos muy sencillos, lo único que se puede 
decir es que se inyecta energía eléctrica en un determinado punto y que se extrae en otro, 
resultando complicado asignar el tránsito a un trayecto determinado. 
 
El tamaño inmenso de los sistemas eléctricos se debe a su extensión, pues deben dar servicio a 
prácticamente todo punto habitado, llevando la energía que se ha producido en las centrales 
eléctricas, repartidas por la geografía en función de los distintos recursos existentes para 
proporcionar la energía primaria, sean estos la energía potencial o cinética del agua o los 
distintos combustibles aprovechables. Y para llevar la energía desde la generación hasta el 
consumo se necesitan las redes de transporte y distribución que conectan todo el sistema y le 
permiten funcionar como un todo. El control del suministro es realizado con sistemas de 
monitoreo conformados por potentes computadores situados en centros de gestión de la 
energía en los que se corren múltiples aplicaciones, algunos modelos determinan la generación 
que dará cobertura a la demanda en los distintos nodos de la red, otros calculan el flujo de carga 
por cada una de las líneas y trasformadores del sistema y las tensiones en los nodos de la red, 
bajo diversas hipótesis de funcionamiento o falla de los diversos componentes y determinan las 
mejores acciones a seguir en cada caso. Otros incluso examinan el comportamiento dinámico 
del sistema eléctrico ante diferentes tipos de perturbaciones. Algunos modelos no solo tratan de 
determinar la acción de control más adecuada cuando el problema ocurre, sino también de 
anticipar la posible ocurrencia, modificando en su caso las condiciones de funcionamiento del 
sistema de forma que no sea vulnerable ante las contingencias más probables. 
 
Sin embargo, esto no es todo, se debe tener en cuenta el aspecto económico, porque los 
operadores que hacen funcionar todo el sistema pueden ser empresas privadas que lógicamente 
intentan maximizar su beneficio o bien instituciones públicas que pretenden minimizar el costo 
del servicio. En cualquier caso, las implicaciones económicas de las diversas decisiones que se 
toman no se pueden obviar, salvo que esté en peligro la propia seguridad del sistema. Cuando la 
demanda crece durante el día en forma previsible, es deseable responder con los grupos de 
generación más económicos que aún tienen capacidad sin utilizar. El objetivo es conseguir cubrir 
la demanda con la generación de más bajo costo variable que esté disponible. Esto constituye 
una nueva dimensión en el funcionamiento de los sistemas eléctricos que aparece en todo 
momento, desde el despacho horario de los grupos de generación, hasta la selección de que 
grupos deben arrancar y parar y cuando, pasando por la utilización de las reservas 
hidroeléctricas, la programación del mantenimiento de los grupos y también las decisiones de 
inversión en nuevas instalaciones. 
 
1.2 Desarrollo histórico de los Sistemas Eléctricos 
 
La energía eléctrica es una de las formas de utilización de energía más ampliamente difundida o 
más popular a nivel mundial debido a sus ventajas, ya que puede transportarse con alta 
eficiencia, de una forma muy fácil y a un costo razonable y sobre todo es la energía más ‘limpia’ 
y de mayor consumo final. Está presente en todos los procesos industriales y en prácticamente 
todas las actividades humanas, por lo que se puede considerar como insustituible. Por todas 
estas razones, es necesario que la construcción y operación de sistemas eléctricos de 
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generación, transmisión y distribución, sean más económicos, seguros, confiables y 
ambientalmente sostenibles. 
 
Sin embargo, su historia es relativamente reciente ya que el inicio de la tecnología eléctrica está 
aceptado situarlo en el último tercio del siglo XIX. Esa tecnología se desarrolla a partir de la base 
científica, experimental y teórica, que sobre la electricidad se había elaborado y formulado a lo 
largo de todo ese siglo. 
 
En 1871 Gramme presenta la primera dinamo industrial movida por una máquina de vapor, lo 
que supuso poder disponer de electricidad en forma de corriente continua y en cantidad 
“abundante”, sustituyendo así a las pilas utilizadas hasta entonces como únicas fuentes de 
electricidad (la pila había sido inventada por Alessandro Volta en el año 1800). Otro hito 
importante ocurrió el 4 de septiembre de 1882 cuando Thomas A. Edison, utilizando 6 
generadores de corriente continua con una potencia total de 900 CV y unas 7.200 bombillas 
(inventadas también por él a finales de 1879), ilumina la calle Pearl en la ciudad de Nueva York, 
la Pearl Street Station, acontecimiento que tuvo una enorme repercusión en su momento y que 
se reconoce como el primer sistema de distribución de energía eléctrica utilizado para 
alumbrado público. La estación suministraba energía en corriente continua para iluminación a 
una pequeña área de Manhattan. El principal problema que tenían estos sistemas eran las 
pérdidas y las caídas de tensión, teniendo en cuenta el bajo nivel de la tensión nominal. Los 
circuitos eran formados con lámparas conectadas en serie, por lo tanto cualquier desperfecto en 
una luminaria, implicaba el apagado de todas las lámparas. 
 
Desde ese momento quedó claro el enorme potencial técnico y económico que representa la 
energía eléctrica; la carrera por su control y utilización fue imparable. Así, en el año, 1882, L. 
Gaulard y J. Gibbs presentan la primera patente del transformador, patente que en 1885 es 
comprada por George Westinghouse. Al año siguiente, en 1886, G. Westinghouse instala el 
primer sistema de alumbrado público en corriente alterna en Great Barnington (MA, EE.UU.) y 
funda su empresa para el desarrollo y utilización de la electricidad en corriente alterna: la 
Westinghouse Electric and Manufacturing Co. En 1888 Nikola Tesla inventa y patenta el primer 
motor de inducción, Westinghouse compra la patente y contrata a Tesla. 
 
En los años 1888 y 1889 se vive una apasionante guerra tecnológica y comercial: la lucha entre 
los defensores de los sistemas de corriente continua, encabezados por Edison a través de su 
empresa, la Edison General Electric Co., y los de los sistemas de corriente alterna, con 
Westinghouse a la cabeza. Los sistemas en corriente continua presentaban el gran problema de 
las pérdidas de energía por efecto Joule debidas a la intensidad de corriente que circulaba por el 
sistema, problema más gravecuanto mayor es la potencia demandada: para minimizar en lo 
posible esas pérdidas los generadores debían estar en las propias ciudades, en el centro de la 
zona que alimentaban (de ahí el nombre de “central” que todavía se utiliza en español para 
designar a las instalaciones de generación). La gran ventaja que supuso el poder transportar la 
energía eléctrica en corriente alterna desde las centrales generadoras, situadas a muchos 
kilómetros de los consumidores, gracias a poder elevar la tensión mediante transformadores, y 
el desarrollo y la utilización en la industria de los motores de inducción a partir de la patente de 
Tesla, dieron finalmente la victoria a los sistemas de corriente alterna. 
 
Con la presentación del primer sistema trifásico, entre Frankfurt y Lauffen, presentado en 1891 
en la Exposición de Frankfurt y la construcción de la central de las Cataratas del Niágara en 1895, 
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la corriente alterna queda definitivamente aceptada como la forma de generar, transportar y 
distribuir la energía eléctrica. 
 
Sin duda, el paso de importancia revolucionaria para la extensión de la energía eléctrica a un 
elemento de consumo masivo fue el “transformador”. Este equipo permitió la utilización de 
altas tensiones y facilito la transmisión a distancias considerables, poniendo a disposición la 
potencia eléctrica en la puerta de cualquier consumidor. 
 
Los primeros sistemas eléctricos de potencia en corriente alterna se pusieron a trabajar 
prácticamente en forma simultánea en Inglaterra y Estados Unidos de Norteamérica en 1886. 
Estos pequeños sistemas de generación son los antecesores de las gigantescas centrales 
eléctricas disponibles en la actualidad, con participación privada y estatal, ya sea de orden 
nacional como internacional, tanto en la propiedad como en la explotación y concesión, 
funcionando en algunos países como verdaderas empresas comerciales, con fines de lucro y 
tratamiento del consumidor de energía eléctrica, no como un “usuario” sino en carácter de 
“cliente”, con todas las implicancias del significado de la palabra. 
 
Desde finales del siglo XIX y durante todo el siglo XX, el crecimiento de los sistemas eléctricos ha 
ido a la par del avance tecnológico de la sociedad, hasta el punto de considerar el consumo de 
energía eléctrica como uno de los indicadores más claros del grado de desarrollo de un país. Las 
redes de transmisión en general se fueron desarrollando en corriente alterna en alta tensión 
 
Debido a que la capacidad de transporte de las líneas en corriente alterna aumenta 
proporcionalmente con el cuadrado de la tensión, mientras que el costo por unidad de potencia 
transportada decrece con la misma. Fue por tanto claro el interés por superar las barreras 
tecnológicas que limitan el uso de tensiones más elevadas. En 1910 ya se habían alcanzado los 
150 kV y en 1992 se puso en servicio la primera línea de 245 kV. Desde entonces, las tensiones 
máximas de utilización de corriente alterna no han dejado de aumentar. Sin embargo la 
corriente continua nunca se ha dejado de utilizar porque presenta ventajas sobre la alterna en 
determinadas aplicaciones, tales como la tracción eléctrica y particularmente el transporte de 
electricidad, sea con líneas aéreas, subterráneas o submarinas, cuando las distancias son 
excesivas para el uso de corriente alterna. La primera red moderna de este tipo, fue construida 
por la empresa ASEA en 1954 en Suecia, con una potencia de 20 MW y una tensión de 100 kV, 
empleándose rectificadores/inversores de vapor de mercurio, posteriormente se emplearon 
tiristores y se impuso la electrónica de potencia a partir de ese entonces. 
 
En el nuevo siglo, las instalaciones de corriente continua crecieron considerablemente, por 
ejemplo en China en el año 2014 ingresó en operación una línea de HVDC de 1680 km, 800 kV y 
de 8000 MW. En el 2018 en México se realizó la construcción de una línea de CD de 1200 km, 
500 kV y 3000 MW. 
 
La frecuencia de la tensión alterna en estos sistemas fue otro parámetro básico de diseño que 
fue necesario elegir. La utilización de frecuencias más elevadas permite que los equipos de 
generación y consumo sean más compactos, pero por otro lado, aumentan las caídas de tensión 
en las líneas de transporte y distribución. Algunos países como USA, Canadá, países de América 
Central y los más septentrionales de América del Sur, adoptaron frecuencias de 60 HZ, mientras 
que el resto de países de América del Sur, en Europa y África se adoptaron los 50 HZ. En 1906 se 
creó la Comisión Electrotécnica Internacional, con el objetivo de normalizar en lo posible los 
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equipos eléctricos. Sin embargo no fueron capaces de unificar la frecuencia, que actualmente 
sigue dividiendo a los países en dos bloques. 
 
Las ventajas de interconectar entre si los distintos pequeños sistemas eléctricos aislados se 
hicieron pronto patentes porque la fiabilidad de cada uno de los sistemas individuales aumenta, 
por el apoyo que puede recibir de los demás en caso de emergencia y se reduce la necesidad de 
contar con capacidad de generación de reserva porque se puede contar con las reservas de los 
demás sistemas. Un sistema interconectado permite utilizar en cada momento las plantas de 
producción que más económicamente pueden cubrir la demanda, lo que es particularmente 
interesante cuando las demandas máximas de los distintos sistemas no coinciden en el tiempo y 
cuando la mezcla de tecnologías de generación, por ejemplo hidroeléctrica y térmica no es a la 
misma en cada sistema. . 
 
En cuanto al consumo de electricidad, se observa que la tendencia mundial se orienta a un 
aumento del consumo en kW per cápita, lo cual está estrechamente relacionado con el estándar 
de vida. Esta orientación obliga a los encargados de la previsión y planeamiento de los sistemas, 
a un considerable esfuerzo para poder responder a tales demandas, con índices de calidad altos 
y reservas del orden del 30%, con necesidades de ser incrementada para permitir el 
mantenimiento y la modificación del sistema. Además se observa un incremento de la 
participación de la energía eléctrica en el total energético, con una disminución del costo 
unitario causado por mejoras tecnológicas operativas. 
 
Figura No 1.1 Variación del costo de la energía 
 
 
 
1.3 Aspectos de Organización 
 
La organización para planificar, operar y mantener los sistemas eléctricos en el tiempo ha ido 
evolucionando, adaptándose a las condiciones impuestas por el desarrollo tecnológico y en 
función a las teorías económicas predominantes en cada tiempo y lugar. Como se mencionó, las 
primeras aplicaciones industriales de la electricidad fueron de carácter estrictamente local, con 
un generador alimentando un conjunto cercano de cargas de iluminación. Así se fueron 
desarrollando, por iniciativa privada o pública, normalmente municipal, numerosos sistemas 
eléctricos aislados, fundamentalmente dedicados a la iluminación, urbana y posteriormente el 
funcionamiento de motores eléctricos con diversas aplicaciones. El concepto de empresa 
verticalmente integrada, es decir que genera, transporta, distribuye y comercializa la 
electricidad, surgió de manera natural y así se ha mantenido en muchos países hasta que hubo 
las reformas en esta industria. El enorme desarrollo del consumo eléctrico, las fuertes 
económicas de escala en la generación de electricidad y el aumento de la capacidad de 
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transmisión de las líneas a tensiones elevadas propiciaron el desarrollo de la red de transporte, 
frecuentemente bajo tutela de los Estados, para conectar los sistemas aislados, dando lugar a 
verdaderos sistemas nacionales. 
 
Las características especiales de la electricidad han motivado que su suministro se haya 
considerado como un servicio público en la mayoría de los países, propiciando la intervención 
del Estado para garantizar una calidad y precios razonables. Esta intervención en algunos casos 
se ha concentrado en la nacionalización de la industria eléctrica,como ha sido el caso de la 
mayor parte de los países europeos hasta los años noventa. En los casos restantes la 
intervención ha consistido en imponer a las empresas la regulación típica de un monopolio, 
fijando niveles obligatorios mínimos de calidad a cumplir, precios y tarifas que remuneren los 
costos incurridos incluyendo una rentabilidad razonable del capital invertido. 
 
A inicios de los años noventa una nueva visión de organización puso en tela de juicio la 
estructura de integración vertical de la empresa eléctrica y que se impuso en el mundo entero. 
La fuerte capacidad de interconexión de la red de transporte en la mayoría de los países y 
también entre países distintos, permite que generadores situados en cualquier nodo de la red 
puedan competir entre sí por suministrar electricidad a cualquier otro nodo de la red. Así es 
posible separar las actividades de red, estrictamente monopolistas de las de generación y 
comercialización, que pueden realizarse en régimen de competencia. 
 
Bajo esta nueva concepción de organización del sector eléctrico, la operación y la planificación 
de los sistemas de energía eléctrica cobran una dimensión diferente. Cada empresa de 
generación decide individualmente cuando y cuanto producir, la gestión del agua en sus 
embalses y los programas de mantenimiento de sus plantas. Las decisiones de inversión en 
nuevas plantas de generación no se toman centralizadamente por ninguna entidad o empresa 
responsable de garantizar el suministro, sino por inversores privados que consideran que su 
inversión resultara rentable y que no son responsables de la garantía del suministro global. 
 
1.4 Los Sistemas Eléctricos 
 
Los sistemas eléctricos han evolucionado de forma parecida en todos los países convergiendo 
hacia una estructura y configuración técnica muy similar, están formados por todos los 
componentes necesarios para poder producir, transmitir y distribuir la energía eléctrica y se 
pueden agrupar en dos grupos: Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) y Sistema Eléctrico de 
Distribución (SED). Los SEPs, están constituidos por generadores, transformadores y líneas de 
transmisión, se caracterizan por presentar alta redundancia, es decir son sistemas en malla, 
mientras que los SEDs, están constituidos por transformadores de distribución y redes de Media 
y Baja Tensión, presentan baja redundancia porque en general son sistemas radiales. 
 
Los sistemas eléctricos buscan proveer energía eléctrica con una continuidad del servicio, 
regulación de tensión, control de frecuencia y al menor costo posible. 
 
Básicamente el Sistema Eléctrico tiene los siguientes elementos: 
 
- Centrales o plantas de generación que producen la energía eléctrica 
- Líneas de transmisión de energía eléctrica de alta tensión 
- Estaciones transformadoras (subestaciones) que reducen la tensión de la línea 
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- Líneas de distribución de media y baja tensión 
- Centro de control eléctrico desde donde se gestiona y opera el sistema de generación y 
transporte de energía eléctrica 
 
Un aspecto importante en los sistemas eléctricos, es el hecho de que la electricidad debe 
generarse al mismo tiempo que se consume, por lo que debe existir siempre una igualdad entre 
la potencia demandada por los consumidores, con la potencia generada y que procede, en el 
caso de las centrales eléctricas convencionales, de la potencia mecánica que desarrollan las 
turbinas. 
 
La generación de energía eléctrica tiene lugar en las centrales eléctricas, siendo la mayor parte 
de las centrales hidráulicas y térmicas, tanto convencionales (de carbón, de fuel óleo, de gas, de 
ciclo combinado y de cogeneración) como nucleares. Actualmente se está ampliando el tipo de 
centrales y así, aunque aún con una potencia instalada mucho menor que las anteriores, existen 
centrales basadas en energías renovables (eólicas, fotovoltaicas, de biogás obtenido a partir de 
la biomasa o de residuos sólidos urbanos, etc.). Los alternadores de las centrales producen la 
energía eléctrica en media tensión, de 6 a 30 kV, tensión que se eleva mediante los 
transformadores de salida de la central para ser inyectada en la red de transporte. La frecuencia 
del sistema de corriente alterna que se genera es fija y está normalizada: 50 Hz en Europa y 60 
Hz en gran parte de América, en el caso de Bolivia la frecuencia es de 50 Hz. 
 
La red de transporte y distribución está formada por las líneas que llevan esa energía hasta los 
consumidores. El transporte se hace en alta tensión (400, 230, 132 y 115 kV por ejemplo) para 
disminuir las perdidas. La red de alta tensión es una red geográficamente extensa, va en algunos 
casos, más allá de las fronteras de los países, y es mallada. En los nudos de esa malla, donde las 
líneas se interconectan (es decir, a donde llegan y de donde salen), se encuentran las 
subestaciones en las que están los transformadores, para cambiar a los niveles de tensión de las 
líneas, los elementos de mando y de protección, que sirven para manipular y proteger la red 
(interruptores, seccionadores, fusibles, pararrayos, etc.), y los elementos de medida, que 
permiten conocer en todo momento la situación del sistema y los valores de las variables más 
importantes. De algunas de esas subestaciones salen líneas a menor tensión que forman las 
redes de distribución en media tensión (de 34.5. 24.9 y 6.6 kV por ejemplo), mucho menos 
malladas y de menor tamaño, en las se encuentran los centros de transformación en los que la 
tensión se va reduciendo hasta que finalmente, y conforme el sistema llega hasta los últimos 
consumidores, se transforman en otras redes de baja tensión (380 y 220 V). 
 
Por último están los consumidores de esa energía eléctrica que se genera en las centrales que se 
conectan a la red de alta tensión (grandes industrias y redes de distribución en media tensión), 
de media tensión (industrias, distribución a las ciudades y redes de distribución en baja tensión) 
y de baja tensión (la mayoría de los consumidores como, por ejemplo, pequeñas industrias y los 
consumidores domésticos finales). 
 
Los primeros sistemas eléctricos estaban aislados unos de otros; el crecimiento de la demanda 
de electricidad y de la consiguiente capacidad de generación y de transporte, supuso un rápido 
proceso de concentración empresarial y de interconexión de esos pequeños sistemas dando 
lugar a otros mucho más grandes, tanto en potencia como en extensión geográfica, que son los 
que existen actualmente. La figura No 1.2, muestra un esquema de la composición de un 
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sistema eléctrico con sus distintos componentes con sus etapas definidas de Generación, 
Transmisión y Distribución de energía eléctrica. 
 
Figura No 1.2 Sistema Eléctrico 
 
 
 
En los recientes años, los sistemas eléctricos aumentaron en complejidad debido a las 
interconexiones entre países y al uso de nuevas tecnologías surgiendo conceptos como el Smart 
Grid (redes inteligentes) que utilizan la tecnología informática para optimizar la producción, el 
transporte y la distribución de electricidad con el fin de equilibrar mejor la oferta y la demanda 
entre productores y consumidores. 
 
La interconexión entre sistemas eléctricos permite garantizar el suministro eléctrico en un 
determinado territorio cuando un sistema en concreto no puede generar energía suficiente para 
cubrir la demanda. Esto sucede cuando se produce una punta extraordinaria e imprevista de 
consumo (por ejemplo. una ola de frío), o cuando algún o algunos centros de producción dejan 
de estar operativos temporalmente y no suministran energía al sistema. 
 
Por este motivo, cuanto más interconectados estén los sistemas eléctricos y mayor sea su 
capacidad de intercambio de energía, mayor será también la seguridad y calidad de servicio que 
proporcionen. 
 
Cargas en un Sistema Eléctrico de Potencia 
La carga de un sistema eléctrico está constituida por un conjunto de cargas individuales de 
diferentes tipos, industrial, comercial, domiciliario, iluminaciónpública, agua potable, etc. En 
general, una carga absorbe potencia real y potencia reactiva; es el caso de las cargas con 
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dispositivos de estado sólido, por ejemplo. Las cargas puramente resistivas absorben 
únicamente potencia real. De aquí que las cargas de un sistema eléctrico también se clasifiquen 
en lineales y no lineales. 
 
Topología de un Sistema Eléctrico 
Los tipos de configuración de un sistema eléctrico son radial, anillo y malla y cada uno presenta 
diferentes características de confiabilidad y económicas: 
 
- Sistema radial (menos confiabilidad y más económico): En un sistema radial, las cargas 
tienen una sola alimentación, de manera que una falla en la alimentación produce una 
interrupción en el suministro. 
 
Figura No 1.3 Sistema radial 
 
 
 
- Sistema en anillo (mayor confiabilidad y más costo): Con un sistema en anillo se tiene una 
doble alimentación y puede interrumpirse una de ellas sin causar una interrupción del 
suministro. 
 
Figura No 1.4 Sistema anillo 
 
 
 
- Malla o Red (mayor confiabilidad y mayor costo): Con éste tipo de sistema se aumenta el 
número de interconexiones y en consecuencia la confiablidad y seguridad del servicio de 
suministro de electricidad. 
 
Figura No 1.5 Sistema malla (red) 
 
 
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1.5 Sistemas de Generación 
 
Un sistema eléctrico tiene la constitución básica dada por la producción y el consumo de energía 
eléctrica, en otras palabras existen consumidores que demandan energía eléctrica y deben 
entonces existir medios de producción de energía eléctrica que pueden ser de diferente tipo. 
Estos medios de producción que son las centrales de generación, tienen el objetivo de producir 
la energía eléctrica que será consumida por la carga, con la máxima calidad y eficiencia que 
pueden ser del tipo: hidráulica, térmica, nuclear y centrales no convencionales. 
 
En sistemas eléctricos interconectados, no existen a la fecha consumidores alimentados 
solamente por una fuente, porque la alimentación combinada suministra una serie de ventajas 
como el ahorro que radica en el bajo costo operativo de las hidráulicas combinado con el bajo 
costo de inversión de las térmicas. En algunos casos se llegan a interconectar sistemas 
internacionales, para optimizar la reserva y aprovechar la diferencia en horas de luz y calor para 
despachar energía de un país a otro, transitando a través de un tercero. 
 
Por lo general la ubicación de las centrales eléctricas no coincide con la localización de la carga 
porque principalmente este está definido por razones debidas a la topología o accidente 
geográfico (centrales hidráulicas) o por razones de disponibilidad del recurso natural del 
combustible (más eficiente es el transporte de la energía que el del combustible). Por lo tanto, 
es necesario contar con una red de transporte para vincular el centro de producción con la 
carga. Prácticamente toda la generación de energía eléctrica disponible a nivel mundial se 
obtiene a través de máquinas de impulso de tipo rotativo, las mismas son accionadas a 
velocidades convenientes e impulsan generadores normalmente trifásicos del tipo sincrónico, 
dichos generadores alcanzan rendimientos muy elevados de manera tal que para propósitos de 
análisis sus pérdidas son despreciables. 
 
La generación no convencional con excepción de la eólica, no tiene valores de potencia instalada 
importantes en relación a las convencionales, aunque en los últimos años, la energía solar está 
teniendo un fuerte crecimiento debido a decisiones políticas de los países. Por otro lado, la 
cantidad de energía que el hombre está acostumbrado a utilizar para satisfacer sus necesidades, 
supera ampliamente las posibilidades actuales de los emprendimientos del tipo no 
convencional. Sin embargo en el momento en el que se produzca la disminución de rentabilidad 
de explotación o el agotamiento de las reservas de las convencionales, con toda seguridad, se 
estudiarán las alternativas con diferente perspectiva. 
 
Por razones constructivas no resulta ventajoso generar a mayor tensión que 30 kV, el límite está 
fijado por la combinación de la aislación eléctrica y su correspondiente aislación térmica, 
dificultando los diseños al existir la necesidad de emplearse conductores de mayor sección y por 
ende de mayor capacidad de corriente, normalmente los generadores trabajan a tensiones de 
10 kV a 30 kV, por lo tanto, es necesario disponer de una subestación de elevación de la tensión 
para poder transmitir potencias elevadas de una forma eficiente 
 
Clasificación de las centrales de generación 
 
La clasificación de las Centrales Eléctricas, pude hacerse teniendo en cuenta muchos criterios. 
Para poder tener una idea concreta de la función de cada una de las centrales dentro del 
sistema eléctrico se puede clasificarlas en función de tres criterios: 
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- Clasificación según el origen de la energía 
- Clasificación según la operatividad diaria y estacional 
- Clasificación según su participación en la curva de carga 
 
Según el origen de la energía: 
 
 Vapor 
a) Térmicas Turbogas 
Diesel 
 Nucleares 
 
 Gran Salto (Pelton) 
 Regularizadas Medio Salto (Francis) 
 Bajo salto (Kaplan) 
 
 No regularizadas Pelo de agua (Francis o Kaplan) 
b) Hidráulicas 
 Maremotrices (Kaplan) 
 Bombeo (Francis o Kaplan) 
 
c) Eólicas 
d) Geotérmicas 
e) Solares 
 
 
Según su operatividad diaria y estacional: 
 
 Nucleares 
a) Base Pelo de agua 
Vapor 
 
 Turbogas 
 Regularizadas 
b) Pico Diesel 
 Vapor obsoletas 
 
 Turbogas 
 Obsoletas 
 Vapor En años de máxima hidraulicidad 
c) Reserva 
 Diesel 
 
 Regularizadas (hidráulicas) 
 
Centrales de carga Base: Son las destinadas a suministrar la mayor parte de la energía eléctrica 
que demanda un sistema en forma continua, por lo general son centrales termoeléctricas de las 
de mayor potencia en el sistema, algunas hidroeléctricas y las nucleoeléctricas. 
 
Centrales de carga Pico: Son las que suministran la energía eléctrica en la horas de demanda 
pico y pueden ser centrales hidroeléctricas que operen en forma combinada para base y carga 
pico algunas o bien para cubrir pico no muy elevados por medio de plantas de gas o ciclo 
combinado por la ventaja de entrar en servicio rápidamente. 
 
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Centrales de Reserva: Son las que tienen como finalidad sustituir en forma parcial o total a las 
centrales hidráulicas usadas para carga base cuando falta agua o se presente una falla en la 
parte eléctrica, su operación se puede decir que es intermitente. Por lo general son pequeñas 
plantas termoeléctricas o termoeléctricas de baja eficiencia 
 
Según su participación en la curva de carga: 
 
En este criterio de clasificación se pretende ubicar a cada uno de los tipos de las centrales 
eléctricas en la curva de carga del sistema. Esta localización dependerá de las características 
propias de cada una de las unidades generadoras que componen el sistema de generación. En la 
figura 1.6 se observa esta clasificación. Si se toma como ejemplo el principal sistema eléctrico de 
Bolivia (Sistema Interconectado Nacional), donde existe una desintegración horizontal de la 
actividad de generación, el ingreso de cada una de las unidades generadoras es establecido por 
el Comité Nacional de Despacho de Carga (CNDC), según el despacho realizado en la 
programación diaria, semanal y estacional. En esta función de gestión, uno de los principales 
parámetros que se utiliza es el costo de generación de las centrales, teniendo en cuenta además 
la coordinación hidrotérmica. 
 
Figura No 1.6 Clasificación de las centrales según su participación en la curva de carga 
 
 
 
Dado que las centrales eléctricas deben suministrar energía eléctrica a diferentes tipos de 
consumidores (industrias, comercios, domicilios y alumbrado público entre otros) con 
características variadas y ubicadas en ciertos casos en forma geográfica dispersa y lo deben 
hacer en función de varios factores como son ladisponibilidad de generación, la economía de 
operación, etc., es muy útil hablar con propósitos de planificación, operación y diseño de 
centrales eléctricas, de lo que se conoce como las gráficas de curvas de carga. 
 
Las curvas de carga normalmente se obtienen por información directa de la operación de las 
centrales eléctricas identificándose la demanda máxima, mínima y el factor de potencia para los 
diferentes meses del año y que muestran por lo general grandes variaciones en la demanda de 
energía eléctrica. Con el objeto de tener una idea de las variaciones de esta demanda es común 
que se elaboren gráficas de demanda diaria en las centrales eléctricas (en el eje de las abscisas 
es normal que indique las horas del día y en el de las ordenadas el consumo de potencia en kW, 
MW ó GW) como se muestra en la figura 1.6. 
 
En una curva típica de demanda se puede observar que puede haber variaciones sensibles en el 
consumo de potencia a las diferentes horas del día particularmente en cuanto a la demanda por 
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alumbrado público se refiere, que es donde puede haber variaciones a la hora del consumo 
dependiendo de las estaciones del año ya que, por ejemplo los países que no están muy 
alejados de la línea del Ecuador no tienen una variación muy brusca en la hora que se obscurece, 
en tanto en los que sí existe este problema por estar distantes de la línea del Ecuador es notoria 
la diferencia entre las curvas de demanda de verano e invierno. Esta situación se presenta 
también en aquellos lugares en donde las condiciones del tiempo, es decir la temperatura 
cambia bastante de una estación del año a otra y entonces la demanda por calefacción y aire 
acondicionado aumenta en ciertas épocas del año y a ciertas horas. 
 
Dependiendo de los estudios de crecimiento de la demanda, para las distintas zonas de un país, 
se planifica la generación y el desarrollo de la red, la capacidad y ubicación de las centrales 
generadoras, pero estas no dependen necesariamente de los requerimientos del sistema, ya que 
por ejemplo una central hidroeléctrica está limitada por la capacidad de los recursos 
hidrológicos y su ubicación se fija de acuerdo a estos, en el caso de una termoeléctrica, su 
ubicación se define de acuerdo a un estudio técnico económico que generalmente considera dos 
alternativas: llevar el combustible a la central estando cercana al centro principal de consumo, ó 
bien instalar la central cerca del lugar de abasto de combustible y transportar mediante líneas 
de transmisión la energía eléctrica a los centros de consumo, por lo general esta última 
alternativa es preferida por ser más económica. 
 
Otro aspecto importante a considerar es que de acuerdo con las curvas de carga o demanda de 
energía eléctrica las centrales generadoras se pueden emplear para cubrir lo que se conoce 
como la Demanda Base o bien para cubrir los picos de la demanda o sea los excesos de demanda 
sobre la demanda media, en periodos más o menos cortos de tiempo con duración por ejemplo 
de una o dos horas, en este sentido es práctica común por razones de operación que las 
centrales termoeléctricas cubran la demanda base y las hidroeléctricas los picos de demanda, 
con relación a este problema tienen una gran importancia los tiempos necesarios para poner en 
marcha las unidades generadoras y de aquí se puede observar que las centrales termoeléctricas 
no se pueden usar para cubrir los picos de la demanda debido al tiempo que requieren para 
absorber carga del sistema, a este respecto se puede dar como una idea de orden de magnitud 
de estos tiempos los especificados en la Tabla Nº 1.1 
 
La interconexión con la red eléctrica se hace en algunos segundos o fracciones de segundo. 
 
Tabla. No 1.1 – Tiempos de puesta en operación de centrales eléctricas 
 
Tipo de Central Arranque en Frío Absorción de carga a partir de 
operar en vacío 
 
Termoeléctricas 
 
1.5 a 5.0 horas 10 a 30 minutos 
Termoeléctricas con 
turbinas de gas 
2 a 6 minutos 30 segundos a 1 minuto 
Hidroeléctricas 
 
20 segundos a 3 minutos 10 segundos a 3 minutos 
 
Los conceptos anteriores sirven para establecer que considerando los elementos de proyecto 
para una central eléctrica, esta no se puede proyectar para la demanda máxima ya que de 
acuerdo con las curvas de demanda se puede observar que en este caso trabajaría la mayor 
 14 
parte del tiempo con carga reducida lo que equivale a decir que trabajaría con muy bajo 
rendimiento y su operación no resultaría económica esto hace ver la utilidad de la curva de 
demanda anual que se comienza trazando con la potencia máxima en el año y después los 
puntos que corresponden a todas las horas de un año (8760 horas) en orden decreciente, el 
área bajo la curva, representa el total de la energía eléctrica suministrada en un año, por lo que 
si se designa esta área por A, la carga media anual se calcula como: 
 
 
 
La figura 1.7 muestra la forma que tiene la curva de carga anual de una central eléctrica 
considerando las 8760 horas de un año. 
 
Figura No 1.7 Curva de demanda anual de una central eléctrica 
 
 
 
Otro aspecto a considerar es que el factor de potencia varia para la central dependiendo de la 
hora del día (tipos de carga). A partir de esto se puede establecer las características de carga 
para una central eléctrica por medio de conceptos que relacionan la carga que puede 
suministrar la central eléctrica y la demanda de energía eléctrica por parte de los consumidores, 
estos conceptos son principalmente los siguientes: 
 
- Potencia o capacidad instalada 
- Factor de demanda 
- Factor de instalación 
- Utilización anual 
- Factor de utilización 
- Factor de carga 
- Factor de reserva 
 
Potencia o capacidad instalada: representa la suma de todas las cargas instaladas en un sistema 
por que se le denomina “carga instalada” 
 
Factor de demanda: es la relación entre la demanda máxima que se presenta en un sistema y la 
potencia instalada. Este factor es variable, pero se puede tomar en los sistemas eléctricos de 
potencia un valor de 0.5 
 
 15 
Factor de instalación: conocido también como factor de simultaneidad, es la relación entre la 
potencia total de la central y la carga conectada a la red que alimenta a la central. 
 
Utilización anual: es un factor que da una idea de las características de operación de una central 
anualmente. Se expresa como un cociente entre el número de horas anuales que debería 
trabajar una instalación a su plena carga para que la energía producida sea igual a la que la 
central produciría con su ciclo de carga variable. 
 
Factor de utilización: es un factor que da una idea de la utilización de una central eléctrica al 
año, se expresa como el cociente entre el número de horas de utilización anual y el número de 
horas que tiene un año. 
 
Factor de carga: es un indicativo de la naturaleza de la carga instalada y se define como la 
relación entre la potencia media y el pico máximo de un sistema. 
 
Factor de reserva: es la relación entre la potencia total de una central generadora considerada y 
la potencia máxima que ha de suministrar. 
 
Generación con combustibles fósiles 
 
La generación de electricidad a partir de combustibles fósiles ha sido el proceso de generación 
más importante del siglo XX y se anticipa que seguirá siendo dominante durante la mayor parte 
del siglo XXI. 
 
El uso de combustibles fósiles está siendo cuestionado, fundamentalmente por la producción de 
dióxido de carbono (CO2) que se emite a la atmosfera el cual contribuye a la acumulación de 
gases de efecto invernadero, que es uno de los impulsores del cambio climático. Sin embargo, 
también está claro que los combustibles fósiles y la energía nuclear, representan hoy en día las 
tecnologías capaces de cubrir significativamente la satisfacción de la demanda energética 
mundial. La Agencia Internacional de Energía (AIE) (World Energy Outlook 2008) prevé que para 
el año 2030, el porcentaje de electricidad generado con combustibles fósiles sea del 66%mostrando que no solo no disminuye el uso de esta fuente de energía, sino que aumenta 
ligeramente en este periodo de tiempo. La energía nuclear esta entrampada en una discusión 
polémica y política y aunque en algunos países se continua utilizando e incluso crece su 
participación, en la mayoría de los países desarrollados no se han instalado nuevas centrales y 
en algunos de ellos se está esperando llegar al final de su vida útil para desmantelarlas. 
 
Generación con diferentes tecnologías 
 
La generación con diferentes tecnologías tiene muchas y variadas justificaciones, la primera es 
económica que se deriva de la curva de perfil de carga de la demanda. El rango de costos fijos de 
inversión para construir la central la central y de costos de operación para generar con la central 
varía mucho de una tecnología a otra. Las centrales nucleares requieren altísimos costos de 
inversión, pero presentan costos de operación muy reducidos, que la convierte a la nuclear en 
una tecnología atractiva desde el punto de vista para cubrir la franja de la curva de carga que se 
extiende las 8760 horas del año. En el otro extremo, la tecnología basada en las turbinas a gas 
que tiene altos costos de operación pero bajos costos de inversión, por lo que es un tipo de 
 16 
generación muy atractivo para cubrir las puntas de demanda durante las pocas horas del año en 
las que tiene lugar. 
 
También hay otras razones como la política estratégica y medio ambiental que explican la 
variedad tecnológica en generación eléctrica, por ejemplo asegurarse el abastecimiento de 
combustible con la mayor independencia posible de las crisis políticas y económicas, exigen 
adoptar estrategias de diversificación. Asimismo criterios económicos de internalización de los 
costos medioambientales y planteamientos de medio y largo plazo de sostenibilidad 
medioambiental, conllevan a tomar medidas regulatorias para la promoción de tecnologías de 
producción con menor impacto ambiental. 
 
La actividad de generación de energía eléctrica con grandes centrales se caracteriza 
económicamente por requerir una inversiones muy elevadas y amortizables a muy largo plazo 
(25 o 30 años) después de varios años de construcción (hasta 5, 10 años o incluso mas para 
centrales nucleares o centrales hidráulicas de gran tamaño) El elevado riesgo económico que lo 
anterior supone solo es asumible por entidades de propiedad pública o por la iniciativa privada 
cuando existe una garantía estatal suficiente, que asegure la recuperación de los costos de 
inversión y operación por medio de unas tarifas reguladas al efecto. La introducción de la 
tecnología de los ciclos combinados de gas ha modificado sustancialmente las condiciones de 
contorno, al disminuir significativamente el riesgo porque son centrales más flexibles, 
modulares y competitivas, de tamaño más reducido y con menor tiempo de construcción. 
 
1.5.1 Centrales Hidroeléctricas 
 
Por central hidroeléctrica se entiende al complejo de obras civiles, hidráulicas y eléctricas que 
permiten transformar en energía eléctrica la energía potencial o cinética que contiene el agua 
de las caídas, de los embalses o los ríos y que depende también de un cierto desnivel entre la 
central y los ríos, caídas o embalses. 
 
Las centrales hidroeléctricas utilizan los ríos como recurso para generar energía. Primero, se 
construyen embalses donde el agua incide en una turbina hidráulica, produciéndose así energía 
mecánica, que es proporcionada a un generador para que este la convierta en energía eléctrica. 
La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua en energía 
mecánica y luego convertirla en energía eléctrica. Este proceso toma en consideración varios 
factores entre los cuales uno de los más importantes es la caída de agua. Este factor es decisivo 
al momento de escoger el tipo de turbina hidráulica que se instalará en la planta. 
 
Esto se logra al tomar el agua de una o varias fuentes (ríos, lagos, etc.) que se retiene en un 
embalse (como energía potencial), en un sitio con mayor elevación con respecto a la casa de 
máquinas. Esta agua se dirige por medio de la fuerza de la gravedad, a través de un sistema de 
conducción (túneles, canales, tuberías, tanques de oscilación, etc.), hasta llegar a la casa de 
máquinas, lográndose convertir la energía potencial en energía cinética (de movimiento) o 
energía hidráulica. Con su masa y velocidad, el agua hace girar las turbinas (tipo Pelton, Francis o 
Kaplan), ubicadas en la casa de máquinas, las cuales transforman la energía hidráulica en 
energía rotacional. 
 
Los generadores, que se encuentran acoplados a las turbinas por un eje en común, son los 
encargados de transformar la energía rotacional en energía eléctrica, la cual se traslada a la 
 17 
subestación elevadora (ubicada cerca de la casa de máquinas); esta se encarga de elevar la 
tensión o voltaje para que la energía llegue a los centros de distribución con la debida calidad. 
Todo este proceso es administrado desde la sala de control de la casa de máquinas. 
 
La energía hidráulica que existe en forma natural esta suministrada por las precipitaciones 
atmosféricas que se presentan por efecto de la condensación del vapor de agua que contiene la 
atmosfera. El agua proviene de la lluvia por la evaporación de los océanos, ríos, lagos además de 
servir para otros fines tales como el riego y recreo, sigue siendo uno de los energéticos más 
importantes por las siguientes características: 
 
a) Disponibilidad 
b) No es contaminante 
c) Produce trabajo a la temperatura ambiente 
 
Una central hidroeléctrica consta generalmente de una presa que almacena una gran cantidad 
de agua, un aliviadero que libera el agua sobrante de forma controlada y una casa de máquinas. 
La central hidroeléctrica también puede contar con diques y otras estructuras de control y 
contención del agua, que no participan directamente en la generación de electricidad. La casa 
de máquinas contiene canales de conducción que hacen pasar el agua a través de unas turbinas 
que convierten el caudal lineal en caudal rotativo. El agua cae por las palas de la turbina o fluye 
horizontalmente a través de ellas. La turbina y el generador están interconectados. De este 
modo, la rotación de la turbina hace girar el rotor del generador. 
 
El potencial de energía eléctrica del caudal de agua es el producto de la masa de agua por la 
altura de caída y la aceleración gravitatoria. La masa depende de la cantidad de agua disponible 
y de su caudal. El diseño de la central eléctrica determina la altura de caída. En la mayoría de los 
diseños se introduce el agua desde un punto situado cerca de la parte superior de la presa y se 
descarga por la parte inferior al cauce fluvial existente aguas abajo. De este modo, se optimiza la 
altura mientras se mantiene un caudal razonable y controlable. 
 
En la mayoría de las centrales hidroeléctricas modernas, los turbogeneradores están orientados 
verticalmente (son las conocidas estructuras que sobresalen del piso principal de las centrales). 
Sin embargo, casi toda la estructura está situada por debajo de lo que puede verse en el piso 
principal. Se trata del foso del generador y, por debajo de éste, del foso de la turbina y las 
tuberías de alimentación y descarga. A estas estructuras y a los canales de conducción de agua 
sólo se entra ocasionalmente. 
 
En las centrales más antiguas, el turbogenerador es de orientación horizontal. El eje de la 
turbina sobresale de una pared hacia el interior de la casa de máquinas, donde se conecta al 
generador. Este último se parece a un enorme y anticuado motor eléctrico de carcasa abierta. 
Como testimonio de la calidad de diseño y construcción de estos equipos, algunas instalaciones 
de fin de siglo todavía continúan en funcionamiento. En ciertas centrales modernas se han 
incorporado versiones actualizadas de los diseños antiguos. En ellas, el canal de agua rodea 
completamente el turbogenerador y el acceso tienelugar a través de una camisa tubular que 
atraviesa el canal. 
 
En los devanados del rotor del generador se genera un campo magnético. La energía de este 
campo procede de baterías ácidas de plomo o alcalinas de níquel cadmio. El movimiento del 
 18 
rotor y el campo magnético presente en sus devanados inducen un campo electromagnético en 
los devanados del estator. El campo electromagnético inducido crea la energía eléctrica que se 
suministra a la red. La tensión eléctrica es la presión eléctrica originada por el caudal de agua. 
Para mantener la presión eléctrica - es decir, la tensión- a un nivel constante, hay que modificar 
el caudal de agua que pasa por la turbina en función de la demanda o de cambio de condiciones. 
 
El flujo de electricidad puede producir un chisporroteo, por ejemplo en el conjunto excitador del 
rotor, que puede generar ozono, el cual, incluso a niveles bajos, resulta perjudicial para la goma 
de las mangueras contra incendios y otros materiales. 
 
Los generadores de energía hidroeléctrica producen altas tensiones e intensidades muy altas. 
Los conductores de los generadores se conectan al transformador de la unidad y desde éste a un 
transformador de potencia. El transformador de potencia incrementa la tensión y reduce la 
intensidad para su transmisión a larga distancia. Una baja intensidad minimiza la pérdida de 
energía por calentamiento durante la transmisión. En algunos sistemas se emplea como aislante 
el gas hexafluoruro de azufre en lugar de los aceites convencionales. El chisporroteo eléctrico 
puede descomponer este aislante en productos notablemente más peligrosos que el compuesto 
original. 
 
Los circuitos eléctricos contienen disyuntores que pueden desconectar el generador de la red 
eléctrica de forma rápida e impredecible. En algunas unidades se emplea un chorro de aire 
comprimido para romper la conexión. Cuando actúa una unidad de este tipo, se produce un 
altísimo ruido de impacto. 
 
No se debe olvidar que P = γQH, por lo tanto, la potencia de un rio será mayor cuanto más 
grande sea su caudal y desnivel. 
 
Al evolucionar la tecnología de la transmisión eléctrica, esta permitió el desarrollo de las plantas 
hidroeléctricas que se inició en 1910. 
 
Entre las fuentes energéticas la energía hidráulica representa un papel importante al menos en 
las actuales condiciones del desarrollo industrial y su uso por lo general solo se restringe por la 
disponibilidad de los recursos hidrológicos de un país. Las centrales hidroeléctricas utilizan la 
energía potencial del agua ya que muy rara vez se tiene la disponibilidad de disfrutar de una 
caída natural de agua que permita la inmediata instalación de las turbinas hidráulicas sin 
construir obras más o menos importantes. Por lo general se presenta en la mayoría de los casos 
la necesidad de crear en forma artificial el desnivel necesario a la masa del agua con el propósito 
de utilizar la energía disponible. 
 
La generación de energía eléctrica mediante centrales hidroeléctricas es una de las formas más 
económicas de conversión de energía desde el punto de vista de costos de operación, sin 
embargo los costos de inversión normalmente son muy elevados debido a la magnitud de las 
obras civiles asociadas. 
 
Las plantas hidroeléctricas, constituyen una de las principales fuentes de energía renovables, si 
bien dependen de la hidraulicidad de una cuenca, prácticamente sus costos variables de 
generación son despreciables. El agua no tiene “costo” -lo provee la naturaleza-, pero en 
períodos de sequía, se le puede asignar un costo; debido a que se debe respetar ciertas cotas 
 19 
mínimas, además, parte de esas aguas se utilizan en regadíos, cría de peces, centros de 
recreación, etc. 
 
El sistema hidráulico generalmente se compone de múltiples embalses y plantas hidráulicas 
dispuestas en una o varias cuencas hidrográficas. La energía hidráulica disponible se obtiene por 
la acumulación de agua en los embalses. 
 
Se denomina salto de agua, al paso brusco de un caudal de agua, de un nivel superior a otro 
inferior, muchas veces este desnivel se logra mediante la construcción de una presa. Por medio 
del teorema generalizado de Bernoulli, se puede demostrar, que la potencia mecánica obtenible 
de un salto de agua, es proporcional a la altura útil del salto (altura real menos pérdidas de 
carga), al caudal y al rendimiento de la turbina utilizada. 
 
Desde el punto de vista estimativo, se puede considerar que la potencia obtenible es: 
P = 7.35 QH (kW) 
 
donde: Q - es el caudal en m3/seg. 
H - altura en metros 
 
En general, los tipos de embalse dependerán de la topografía y de la geología del lugar. Una 
posible clasificación entre centrales hidroeléctricas, está dada por el salto de agua disponible y 
el número específico de vueltas. 
 
 
 
donde: 
 
N – velocidad en rpm 
P – potencia en hp 
H – salto útil en pies 
 
Esta magnitud es muy importante para poder seleccionar el tipo de turbina 
En forma indicativa puede realizarse la siguiente clasificación: 
 
Valores de ns 
 
Tipo de turbina 
 
12 a 50 Pelton 
50 a 300 Francis 
300 a 500 Francis extra rápidas 
500 a 100 De hélice y Kaplan 
 
La clasificación más común de las instalaciones hidroeléctricas se hace en base a los siguientes 
elementos distintivos: 
 
- Salto o caída disponible: Se pueden clasificar en instalaciones de baja media y alta caía. Son 
de baja caída para alturas menores a 50 metros, media caída para alturas comprendidas 
entre 50 y 250 metros y de alta caída para alturas mayores de 250 metros. 
 20 
 
- Capacidad: Se pueden clasificar como instalaciones de pequeña capacidad para gastos hasta 
10 m3/seg., de media capacidad para gastos entre 10 y 100 m3/seg. y de gran capacidad para 
gastos mayores de 100 m3/seg. 
 
- Sistema de utilización de agua: Pueden ser de agua fluyente (en lecho de rio), en cuenca o 
embalse y de recuperación. Las instalaciones de agua fluyente utilizan la energía hidráulica 
que se suministra de un depósito o embalse de almacenamiento pero sin tener ninguna 
posibilidad de regulación en el flujo de agua, si la capacidad del agua excede el límite para el 
que se ha proyectado la instalación se debe reforzar y por lo tanto evitar problemas con los 
efectos energéticos. En las instalaciones con depósito de regulación, los excesos de agua en 
una parte del día, de una semana, de un mes o una estación determinada se pueden utilizar 
en periodos de tiempo posteriores. En los sistemas de recuperación, el agua utilizada durante 
el día para la producción se recupera de noche mediante sistemas de bombeo (super 
regulación) 
 
- Por el servicio que desempeñan: Son dos tipos de servicio, para carga base y para carga pico. 
El servicio con carga base consiste en el suministro de la energía de una manera continua con 
una carga prácticamente constante, el servicio de carga pico consiste por el contrario, en el 
suministro de la energía en horas típicas del día para poder suministrar la demanda de los 
usuarios durante estos periodos de tiempo. Por lo general, las centrales que operan con 
carga base son aquellas que tienen suministro de agua fluyente, es decir, sin posibilidad de 
regulación, en tanto que las usadas para carga pico son aquellas que tiene posibilidad de 
regulación rápida e independiente del flujo y también atenuada con depósito de agua. 
 
Po otra parte, las centrales hidroeléctricas también pueden clasificarse según la altura del salto, 
según la forma constructiva y según el tipo de flujo de agua, de la manera siguiente: 
 
Según la altura del salto: 
 
- Instalaciones de baja presión (H de 25 m) 
- Instalaciones de media presión (H entre 25 y 100 m) 
- Instalaciones de alta presión (H > 100 m) 
 
Según la forma constructiva: 
 
- Centrales de río 
- Centrales de canal 
- Centrales de embalse 
 
Según el tipo de flujo de agua: 
 
- Centrales de aguas pasantes 
- Centrales de acumulación 
 
Ventajas de las centrales hidroeléctricas 
 
Las centrales hidroeléctricastienen las ventajas siguientes: 
 21 
 
o No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente 
repuesta por la naturaleza de manera gratuita. 
o Es limpia, no contamina ni el aire ni el agua. 
o A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las 
inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aun ornamentación del terreno y 
turismo. 
o Los costos de mantenimiento y explotación son relativamente bajos. 
o Las obras de ingeniería necesarias para aprovechar la energía hidráulica tienen una 
duración considerable. 
o La turbina hidráulica es una maquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en 
marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de 
mantenimiento, por lo general, reducidos 
 
Efectos medioambientales 
 
La generación de energía hidroeléctrica es considerada respetuosa con el medio ambiente y las 
ventajas que ofrece a la sociedad en términos de suministro de energía y estabilización de los 
caudales de agua son muy importantes. Pero no deja de tener un costo ecológico, que en los 
últimos años ha sido objeto de un reconocimiento y una atención cada vez mayores por parte de 
la opinión pública. Por ejemplo, ahora se sabe que la inundación de grandes áreas de tierra y 
roca con agua ácida produce la lixiviación de los metales contenidos en las mismas. 
 
Se ha observado bioacumulación de mercurio en los peces capturados en aguas de estas áreas 
inundadas. La inundación también modifica los patrones de turbulencia del agua así como el 
nivel de oxigenación. Ambas cosas pueden tener graves efectos ecológicos. Por ejemplo, en los 
ríos represados no puede tener lugar la migración de los salmones. Esta desaparición se debe, 
en parte, a que los peces no pueden localizar o atravesar el camino al nivel de agua superior. 
Además, el agua se parece más a la de un lago que a la de un río, y el agua estancada de un lago 
no es compatible con la migración del salmón. 
 
La inundación también destruye el hábitat de los peces y puede desmantelar las zonas de cría de 
los insectos que sirven de alimento a los peces y otros organismos. En algunos casos, la 
inundación anega productivos terrenos agrícolas y forestales. La inundación de grandes áreas 
también ha provocado inquietud por el cambio climático y otros cambios del equilibrio 
ecológico. La retención de agua dulce cuyo destino era mezclarse con una masa de agua salada 
también plantea el problema de los posibles cambios de salinidad. 
 
Componentes de una Central Hidroeléctrica 
 
Una instalación hidroeléctrica está constituida en general por los siguientes elementos: obra de 
almacenamiento (presa), canal de derivación, vaso o toma de carga, conducto forzado, central o 
planta de producción, canal de descarga. 
 
La presa: Se encarga de atajar el rió y remansar la aguas. Con estas construcciones se logra un 
determinado nivel de agua antes de la contención y otro diferente después de la misma. El 
desnivel se aprovecha para producir energía. 
 
 22 
Los aliviaderos: Son elementos vitales que tienen como objetivo liberar parte del agua detenida 
sin que esta pase por la sala de máquinas. Se encuentra en la pared principal de la presa. Su 
misión es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender las necesidades de 
riego. 
 
Toma de agua: Son construcciones adecuadas que permiten recoger el líquido para llevarlo 
hasta las maquinas por medio de canales o tuberías. Se hallan en la pared anterior de la prensa 
que entra en contacto con el agua embalsada. Esta toma cuenta además con compuertas para 
regular la cantidad de agua que llega a las turbinas, posee unas rejillas metálicas que impide que 
objetos extraños (troncos, ramas, etc.) lleguen a los alabes y puedan producir desperfectos. 
 
Canal de derivación: Se utiliza para conducir el agua desde la presa hasta las turbinas de la 
central. Generalmente es necesario hacer la entrada a las turbinas con conducción forzada 
siendo por ello preciso que exista una cámara de presión donde termina el canal y comienza la 
turbina. 
 
Casa de máquinas: Es la construcción en donde se ubican las maquinas (turbinas, alternadores, 
etc.) y los elementos de regulación y comando. Entre las turbinas hidráulicas hay tres tipos: 
Turbina Pelton (para saltos grandes), Turbina Francis (para saltos medianos) y Turbina Kaplan 
(para saltos pequeños). 
 
Figura No 1.8 Elementos característicos de una instalación hidroeléctrica de caída alta 
 
 
donde: 
 
1.- Obra de contención 
2.- Obra de toma 
3.- canal de derivación 
4.- Depósito de carga 
5.- Conducto forzado 
6.- Central eléctrica 
7.- Canal de descarga 
T.- Pozo piezométrico para contener el limite admisible de sobrepresión en el conducto (golpe de ariete) 
también conocido como “Chimenea de equilibrio” o “Pozo de oscilación” 
 
En Bolivia, las principales centrales hidroeléctricas que están en operación son: 
 
- Taquesi (89.3 MW) 
- Kanata (7.5 MW) 
 23 
- Corani (148.7 MW) 
- Yura (19 MW) 
- Miguillas (21.1 MW) 
- Zongo (188 MW) 
 
Sin embargo hay plantas hidroeléctricas que no están operación por diferentes motivos, como 
las de COMIBOL (debido al cierre de las minas), las de ELFEC (Angostura e Incachaca y Chocaya) 
y algunas ubicadas en los departamentos de Oruro y Potosi. 
 
El potencial hidroenergético de las tres cuencas mayores de Bolivia fue cuantificado y evaluado 
por la Empresa Nacional de Electricidad (ENDE) encontrándose que las correspondientes a la 
cuenca del Amazonas, cuenca del Río de la Plata y la cuenca del Altiplano, tiene un potencial 
bruto de 334.100 MW y aprovechable de 347.920 MW de potencia. Este potencial está 
concentrado en su mayor parte en las cuencas altas del río Beni y Mamoré y cauce principal del 
Rio Grande y Pilcomayo. 
 
La producción hidroeléctrica no está siendo utilizada y de explotarse el potencial podría 
exportarse a los países vecinos como Brasil y Chile que tienen necesidades de energía eléctrica. 
 
1.5.2 Centrales Térmicas 
 
Son las centrales generadoras que utilizan como fuente primaria el calor proveniente de los 
combustibles, el calor del mar o del sol. De esta forma pueden ser de combustión o de no 
combustión. Las plantas Solares térmicas (las que usan el calor del sol) también están 
consideradas dentro de este tipo de plantas generadoras de energía eléctrica. 
 
El principio de funcionamiento de una central térmica se basa en la transformación de energía 
calorífica en energía mecánica y luego en energía eléctrica. Es el aprovechar la energía química 
de los combustibles derivados del petróleo como el bunker, diesel, gas natural, otros como 
carbón mineral, residuos vegetales, etc. para producir electricidad. 
 
La transformación sigue el siguiente proceso: 
 
1. La energía contenida en el combustible se transforma, por combustión en energía 
calorífica. 
2. La energía calorífica que absorbe el fluido de trabajo se convierte al expansionarse en la 
turbina o motor en energía mecánica. 
3. La energía mecánica es transformada en energía eléctrica a través del generador eléctrico. 
 
a) Centrales a Vapor 
 
El ciclo Rankine es el ciclo termodinámico que se emplea en las centrales térmicas de vapor. 
Estas centrales están constituidas por unidades – grupos, cada uno de los cuales consiste de un 
generador de vapor, un grupo turbo – generador y un transformador elevador. 
 
Existen diferentes formas de clasificar las instalaciones o centrales termoeléctricas con turbina 
de vapor, pudiendo ser de acuerdo a la forma de producir el vapor que usan. A este respecto las 
centrales termoeléctricas de vapor permiten prácticamente el uso de todo tipo de fuente de 
 24 
calor hoy día disponible, de manera que se tienen tres tipos principales de centrales 
termoeléctricas de vapor: 
 
- Con combustibles tradicionales (sólidos, líquidos o gaseosos) 
- Con combustibles nucleares 
- Con fuentes geotérmicas 
 
En las centrales térmicas a vapor, losintercambios de energía se realizan utilizando tres clases 
de circuitos principales y varios auxiliares: 
 
 Circuito de combustible: 
El combustible se quema en el hogar, constituido por un recinto cerrado por paredes de 
mampostería, en las que, generalmente, se encuentran los canales de circulación del aire 
necesario para la combustión. Después de calentar la caldera donde, tiene lugar la vaporización 
del agua, los gases residuales de la combustión o humos pasan a un conducto para ser 
eliminados al exterior. Como estos gases aún están calientes, puede aprovecharse la energía 
térmica en ellos contenida para el circuito primario de uno o varios recalentadores de vapor y 
para el circuito primario de uno o más economizadores del agua de alimentación de la caldera. 
Desde aquí los gases pasan a la chimenea de tiro natural o de tiro forzado, por donde salen al 
exterior. 
 
 Circuito de agua – vapor: 
La vaporización del agua se realiza en la caldera que es, un depósito de agua que se calienta hasta 
que el agua se convierte en vapor. Como el vapor, a la salida de la caldera, contiene todavía 
partículas líquidas, se le convierte en vapor recalentado haciéndole pasar por el circuito 
secundario de uno o más recalentadores primarios, situados en la trayectoria de los gases de 
combustión. 
 
Desde la caldera (o desde los recalentadores si los hubiere) el vapor a presión y a alta 
temperatura, se conduce hasta la turbina o hasta la máquina de vapor, donde se expansiona 
produciendo energía mecánica. En las turbinas modernas se realizan extracciones de vapor, 
conduciéndolo de nuevo hacia los recalentadores secundarios de la caldera donde el vapor sufre 
nuevos recalentamientos para ser posteriormente introducido en los siguientes cuerpos de las 
turbinas o en otras turbinas independientes. 
 
En las turbinas también se realizan extracciones de vapor que se conducen a los circuitos 
primarios de los precalentadores del agua de alimentación, para calentar ésta. 
 
Como una central térmica de vapor tiene tanto mejor rendimiento cuanto más frío esté el vapor 
de escape, a la salida de la turbina, el vapor se hace pasar por un condensador que no es más que 
un dispositivo de refrigeración donde el vapor se condensa y se transforma nuevamente en agua; 
la condensación se realiza introduciendo agua fría a presión en el condensador, a la que se obliga 
a circular por unos serpentines de refrigeración. 
 
El agua resultante de la condensación, y procedente de la turbina se impulsa hacia la caldera por 
medio de bombas de alimentación. Para aumentar el rendimiento térmico del conjunto, es 
conveniente que el agua de alimentación entre en la caldera ya caliente, para lo que se hace pasar 
previamente por los circuitos secundarios de uno o más precalentadores, calentados por las 
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extracciones de vapor de las turbinas, y por uno o más economizadores, calentados por los gases 
de escape antes de su salida a la atmósfera por la chimenea. 
 
 Circuito de energía eléctrica: 
La energía eléctrica es producida en los generadores eléctricos, accionados por las máquinas o 
por las turbinas de vapor. En casi todas las centrales térmicas modernas se produce corriente 
alterna trifásica. 
 
Desde los generadores la corriente eléctrica se lleva a transformadores apropiados, donde se 
eleva la tensión de la energía producida. Los transformadores pueden alojarse en locales 
especiales o, en el mismo pabellón de distribución que, por lo general, está completamente 
separado de la sala de máquinas; esta separación viene impuesta la mayoría de las veces por la 
exigencia de que en este pabellón debe haber suficiente luz natural y que los aparatos, 
transformadores puedan inspeccionarse fácilmente y montarse y desmontarse cuando sea 
necesario, también debe haber espacio suficiente para poder instalar las canalizaciones. 
 
Las centrales térmicas de vapor necesitan, generalmente, un consumo bastante elevado de 
energía; lo más conveniente es tomar esta energía de un pabellón de distribución especial ya 
que, casi siempre, la tensión para las necesidades propias de la central es distinta a la tensión de 
distribución 
 
 Circuitos auxiliares: 
Son muy numerosos, los más importantes son: 
 
1. Circuito de tratamiento del combustible 
2. Circuito de aire de combustión 
3. Circuito de eliminación de cenizas y escorias 
4. Circuito de tratamiento del agua de alimentación 
5. Circuito de agua de refrigeración 
6. Circuito de lubricación 
7. Circuitos de mando 
8. Circuitos de hidrógeno 
 
La figura siguiente representa el esquema a bloques de las partes principales de una central 
termoeléctrica a vapor: 
 
Figura No 1.9 Representación esquemática de las transformaciones energéticas en una central 
termoeléctrica 
 
 
 
En este tipo de centrales, el vapor es generado en una caldera que es alimentada con agua; el 
calor es extraído de la combustión del carbón mineral en polvo ó petróleo u otro tipo de 
combustible primario. El vapor es sobrecalentado en las diferentes etapas de la caldera y 
alimenta a la turbina de vapor, en ésta, existe una transformación de energía, el vapor se enfría, 
pierde energía y se convierte en energía mecánica, la cual impulsa al generador y se obtiene la 
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energía eléctrica. En la siguiente figura se muestra el esquema típico de generación térmica a 
vapor. 
 
Figura No 1.10 Esquema de una central térmica a vapor 
 
 
 
donde: 
B Caldera de vapor 
T Turbina de vapor 
G Generador eléctrico 
S/A Servicios auxiliares 
 
La central completa tiene los siguientes elementos. 
 
- Zona de manejo de combustible 
- Generador de vapor 
- Turbina y condensador 
- Circuitos diversos para la recuperación de calor de los gases de combustión 
 
Este tipo de centrales, desde el año 1890 han sido la mayor fuente de energía eléctrica a nivel 
mundial cuando las potencias unitarias estaban alrededor de los 2MW, alcanzando en el 
presente, potencias unitarias mayores a 1200 MW en una sola máquina. El progreso en el 
desarrollo de nuevas tecnologías y materiales permitió pasar de consumos promedio de 1 kg de 
equivalente de carbón por kWh, en este momento a máquinas actuales con 0.5 kg de 
equivalente carbón por kWh. Esta cifra es promedio, ya que debido a la necesidad de reserva de 
máquinas se debe trabajar con rendimientos más bajos. La mayor parte de las mejoras se han 
producido en los materiales de la caldera y turbina, permitiendo mayores presiones y 
temperaturas. Las pérdidas de los generadores se han bajado desde el 6% hasta el 1.5%, pero su 
importancia en el rendimiento total no es trascendente. 
 
Una turbina de vapor típica requiere del 2% al 6% de la potencia de salida del generador para 
alimentar los servicios auxiliares que comprende, entre otros, las bombas de alimentación de la 
caldera, ventiladores, bombas para la circulación de agua en el condensador, etc. La salida 
eléctrica, no está conectado solamente al sistema eléctrico de potencia, sino también al sistema 
de potencia auxiliar en la central eléctrica. 
 
La salida neta de la planta, es la potencia eléctrica disponible para ser utilizado por el sistema 
eléctrico de potencia, y es una información útil para planificar la generación. 
 
Desde el punto de vista operativo normalmente se utilizan como suministradora de energía 
base. Debe tenerse en cuenta además de los costos de operación, que estas centrales tienen 
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una gran constante de tiempo térmica, resultando que la puesta en marcha desde el estado de 
reposo puede tomar varias horas e incluso días. 
 
En general al planificar centrales de vapor, debe tenerse en cuenta las grandes necesidades de 
agua, tanto para producir vapor como para propósitos de condensación. Debido a esto último, 
normalmente estas centrales son construidas cerca de ríos o lagos, donde se pueda obtener 
agua para refrigeración. 
 
Desde el punto de vista de combustible esta centrales pueden clasificarse en: petróleo, gas 
natural, carbón, energía nuclear, las últimastienen un circuito adicional para la producción de 
energía térmica (por medios nucleares) para la producción de vapor. 
 
b) Centrales a Gas 
 
Las centrales con turbinas de gas tienen la ventaja de que prácticamente no contaminan. 
Además, como apenas tienen inercia térmica se utilizan como centrales de punta o como 
centrales de reserva, es decir para sustituir total o parcialmente a las centrales hidráulicas o 
térmicas de base en el caso de escasez de agua o de avería. 
 
El estudio de los motores térmicos ha permitido que se desarrollen turbinas en las cuales se 
aprovecha directamente la energía producto de la combustión y que se expansionan en forma 
parecida al vapor sobre las paletas móviles de un rotor, a este tipo de turbinas se les conoce 
como turbinas de gas. 
 
Las turbinas de gas constituyen el último tipo de motor que ha llegado al concepto general de 
las centrales termoeléctricas, pero que han desarrollado un progreso notable, que actualmente 
se disponen de potencias unitarias del orden de 50 MW y valores mayores con un rendimiento 
no inferior al 36%. Funcionan siguiendo un ciclo de Brayton. La diferencia esencial del ciclo 
Brayton con el Rankine es que en el primero el fluido de trabajo es un gas, mientras que en el 
segundo es un vapor que se condensa y evapora en el ciclo. Además, la compresión en el ciclo 
Brayton absorbe mayor trabajo que en el ciclo Rankine por realizarse en la fase gaseosa y fase 
líquida respectivamente. Las turbinas de gas, usan directamente los productos de la combustión 
como fluido motor (sin pasar por la etapa de generador vapor) para entregar potencia mecánica 
a un árbol giratorio, se obtiene de esta manera una simplificación notable en el circuito 
fluodinamico y en las maquinas mismas con relación a las centrales de vapor convencionales. 
Por otro lado tiene la ventaja de que no ocupan mucho espacio y tener un consumo de agua 
reducido que prácticamente se puede decir que es mínimo o casi nulo en comparación con las 
turbinas de vapor, por lo que se refiere a su operación, ofrecen la prerrogativa de un arranque 
rápido y una gran simplicidad de maniobra. 
 
Por el contrario, con relación a las turbinas de vapor la potencia máxima desarrollada es menor 
y su rendimiento en ocasiones es notablemente inferior. La rapidez de la maniobra de carga y 
absorción de carga, unido a un costo de instalación relativamente bajo, hace que las turbinas de 
gas resulten particularmente apropiadas para tomar cargas pico o como servicio de reserva en 
situaciones de emergencia. 
 
La aplicación de las turbinas de gas en las centrales ofrece las siguientes ventajas: 
 
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1. Para absorber cargas pico o como reserva rodante su capacidad de generación es casi 
inmediata ya que puede llegar a suministrar plena carga en tiempos inferiores a las de 
cualquier otra máquina debido a que su desarrollo está basado en los mecanismos de 
propulsión para aviones y son del orden de 2 minutos. 
2. Desde el punto de vista de combustibles no ofrece problemas ya que de hecho puede 
funcionar con derivados de petróleo, petróleos destilados, gas natural o subproductos 
gaseosos. 
3. La instalación de centrales de vapor resulta apropiada en las regiones en donde se tiene 
disponibilidad de agua para enfriamiento, pero en zonas en donde el agua es muy 
escasa, la instalación de centrales de centrales de vapor resulta prácticamente imposible 
y en estos casos la turbina de gas resulta la fuente de energía más apropiada. 
 
Los principales inconvenientes en el uso de turbinas de gas son: 
 
- Sus capacidades de producción de energía eléctrica son relativamente bajas en 
comparación con otras unidades que no son de gas. 
- Su consumo específico de combustible es más elevado que el de otros sistemas al 
mismo volumen de producción de energía eléctrica. 
 
El principio de funcionamiento de una turbina de gas es el mismo que el de una turbina de 
vapor, solo que en lugar de usar como fluido motor el vapor, estas usan gas, o mejor dicho los 
productos de la combustión del carburante usado. Se pueden distinguir dos tipos fundamentales 
de turbinas a gas. 
 
- A presión constante, en donde la combustión se realiza en forma continua en una 
cámara en la cual el aire y el combustible se encuentran bajo presión. 
- A volumen constante donde la combustión se presenta en forma intermitente y la 
presión en la cámara de combustión varia de un mínimo a un máximo (4 o 5 veces el 
primero), en este caso la turbina se le denomina también de explosión en la cámara de 
combustión y que serán también la válvula de aspiración y la de descarga. 
 
En ésta planta, la turbina de gas, aprovecha los gases de combustión para convertirlo en 
potencia mecánica y consiste en un compresor de gas y turbina, conectados por un eje único a 
una unidad generadora. El compresor comprime los gases de combustión y en la turbina se 
expande el gas y se produce la conversión de energía calorífica en energía mecánica la cual 
acciona al generador obteniéndose energía eléctrica. En la siguiente figura se muestra un 
esquema de este tipo de centrales. 
 
Figura No 1.11 Esquema de una central a turbina de gas de ciclo simple 
 
 
 
 
 
 
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donde: 
 
C Compresor 
TG Turbina de gas 
G Generador eléctrico 
 
La turbina de gas de ciclo simple, tiene un rendimiento en el rango de 25 al 30 % (es decir, la 
tasa de calor de la unidad es de 13.600 a 11.400 MBtu/kWh, basado en el valor del 
calentamiento más alto del combustible), requiere diesel o gas natural como combustible. Estas 
unidades se utilizan principalmente, para horas punta en los sistemas eléctricos. 
 
Se utilizan dos tipos de turbinas de gas para la generación de energía eléctrica: 
 
1. Turbinas de combustión directa del combustible, en las cuales el combustible es inyectado 
a una cámara de combustión a partir de la cual los gases o productos de combustión 
impactan las paletas de la turbina, produciendo energía mecánica de rotación sobre el 
árbol. En la actualidad se han diseñado unidades grandes de 70 MW o mayores, pero la vida 
útil de las mismas está limitada por las altas temperaturas de los gases de escape, que 
sumadas a las altas velocidades de rotación, producen corrosión en las paletas. Las 
temperaturas típicas de los gases de escape son del orden de 900°C y las velocidades de 
rotación del orden de 6000 r.p.m. 
 
2. Turbinas con generadores de gas. Dicha combinación consiste en un generador de gas que 
alimenta a una turbina de baja presión. Este último tipo de diseño denominado “de eje 
libre” utiliza una turbina generadora de gases, que envía los gases a otra turbina acoplada a 
un generador. La primera turbina (generadora de gases) es del tipo de aviación y puede 
girar a velocidades altas (por ejemplo 30.000 r.p.m). Normalmente la segunda turbina gira a 
la velocidad de sincronismo (3000 o 3600 r.p.m). Este último tipo de instalación evita los 
problemas de corrosión mencionados anteriormente, como también evita la necesidad de 
una caja reductora de velocidades entre turbina y generador 
 
En la actualidad, se ha llegado a potencias del orden de 70MW con este tipo de diseño. La 
vida útil de estas instalaciones es del orden de 1500 hs., al cabo de las cuales es necesario 
un mantenimiento de la turbina de aviación. El generador puede estar acoplado a través de 
un embrague para su utilización como compresor sincrónico. 
 
En general las instalaciones de generación de energía eléctrica con turbinas de combustión 
interna a base de gas, tienen costos de inversión relativamente bajos, pero costos de operación 
elevados. Como resultado normalmente se las utiliza como variables de ajuste en los programas 
de planificación de largo plazo. 
 
La turbina de gas es mecánicamente más sencilla que la turbina de vapor y requiere un motor 
eléctrico o un motor de combustión interna para el arranque. No se requiere agua para 
refrigeración. 
 
En Bolivia la generación de energía eléctrica con Gas Natural tiene una presencia predominante