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 del parque de equipos está en riesgo. Para una empresa eléctrica regional de Colombia, Gridradix realizó análisis forenses por elementos finitos de equipos que fallaron: 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.

1. 01

   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.

2. 02

   Análisis de causa raíz de fallas de pararrayos bajo sobretensiones temporales originadas por fallas monofásicas a tierra.

3. 03

   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.

4. 04

   Modelado electromagnético por elementos finitos de generadores síncronos en ANSYS para investigar los modos de falla.

5. 05

   Correlación de las distribuciones de esfuerzos simuladas con la evidencia física de las fallas y definición de medidas preventivas para el resto del parque de equipos.

El análisis 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 todo el parque.

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Sistemas y tecnologías

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