Análisis forense de fallas en equipos de potencia — FEM multifísico

Cuando falla un equipo de alto valor —un pararrayos, un transformador de potencia, un generador síncrono— la pregunta rara vez es si falló, sino por qué, y si el resto de la flota está en riesgo. Para una empresa eléctrica regional de Colombia, Gridradix realizó análisis forenses por elementos finitos de equipos fallados: pararrayos sometidos a sobretensiones de frente rápido por descargas atmosféricas y a sobretensiones temporales por fallas monofásicas a tierra; transformadores de potencia bajo esfuerzos eléctricos y térmicos; y generadores síncronos, modelados electromagnéticamente en ANSYS. Cada estudio combinó la reconstrucción del evento a nivel EMT con el modelado multifísico a nivel de componente para precisar el mecanismo de falla.

• Análisis de causa raíz de fallas de pararrayos causadas por sobretensiones de frente rápido debidas a descargas atmosféricas, mediante reconstrucción del evento en EMTP y modelos de componentes en COMSOL Multiphysics.
• Análisis de causa raíz de fallas de pararrayos bajo sobretensiones temporales originadas por fallas monofásicas a tierra.
• Modelado por elementos finitos de transformadores de potencia en COMSOL Multiphysics, incluido el análisis 2D electromagnético-térmico acoplado de los devanados en condiciones de falla.
• Modelado electromagnético por elementos finitos de generadores síncronos en ANSYS para investigar los modos de falla.
• Correlación de las distribuciones de esfuerzos simuladas con la evidencia física de las fallas y definición de medidas preventivas para el resto de la flota.

El FEM multifísico convirtió las inspecciones post mortem en mecanismos de falla cuantificados —mostrando dónde y por qué los esfuerzos superaron los límites de diseño—, de modo que la empresa eléctrica pudo dirigir los reemplazos y los cambios de ajuste al riesgo real en lugar de sustituir equipos en toda la flota.