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Detección de fallas en transformadores evitaría cortes de energía

Mediante técnicas de microondas –que miden campos electromagnéticos– se diseñó un sistema que detectaría de manera temprana descargas parciales en los transformadores de potencia, una falla común en estas máquinas presentes en los puntos donde empieza la distribución del sistema eléctrico del país.

Bogotá D. C., 13 de agosto de 2019Agencia de Noticias UN-

Los transformadores de potencia se encuentran en subestaciones eléctricas, desde donde se distribuye energía a diferentes sectores. Foto: archivo Unimedios.

Evitar que estas máquinas salgan de funcionamiento por fallas es vital para mantener el servicio eléctrico.

Los transformadores de potencia son el elemento más crítico de una subestación.

Las descargas parciales consisten en pequeñas descargas eléctricas en el interior de los aislamientos de una máquina eléctrica.

La confiabilidad de un sistema de energía depende del adecuado funcionamiento de cada uno de los elementos que la componen.

Detrás de este trabajo se encuentra David Leonardo Galindo Huertas, magíster en Ingeniería - Automatización Industrial de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL), quien bajo la dirección de los profesores Javier Leonardo Araque y Francisco Javier Amórtegui, desarrolló en una etapa parcial este sistema con la intención de aumentar la confiabilidad de los transformadores, diagnosticando los fallos a través de la medición de su misma actividad electromagnética.

“La confiabilidad de un sistema de energía depende del adecuado funcionamiento de cada uno de los elementos que la componen. Los transformadores de potencia, el elemento más crítico de una subestación, suele presentar fallos por motivos como humedad, fugas, sobretensión, mala protección eléctrica y mala instalación, entre otras”, explica el investigador Galindo.

Las “descargas parciales” son de los fallos más comunes; consisten en pequeñas descargas eléctricas que suceden en el interior de los aislamientos eléctricos de una máquina eléctrica, y aunque al principio son muy débiles con el tiempo pueden ir aumentando hasta generar un fallo fatal en el transformador.

El asunto es que estas máquinas son importantes y su salida de funcionamiento puede traer graves efectos sobre la prestación del servicio eléctrico del país, como cortes de energía, por lo que se debe pensar en procesos de detección eficientes y económicos, como el que trabajó el investigador Galindo.

El desarrollo del diseño partió de una revisión bibliográfica sobre el modelo matemático y la física con la que funcionan las descargas parciales, información que se usó para después realizar simulaciones computarizadas –en el software CST– del comportamiento del campo electromagnético del transformador de potencia ante el fallo.

A partir de este análisis se seleccionaron las tecnologías y los montajes para el sistema de detección basado en técnicas de microondas, en el que finalmente se empleó un software definido por radio, una tarjeta de adquisición USRP B210 y una tarjeta de sonido de computador.

Estos elementos permitieron construir un sistema mucho más económico que los modelos comerciales producidos en el mundo por empresas como Siemens, los cuales rondan los 8.000 dólares, mientras que el del investigador Galindo podría costar unos 2.000 dólares cuando se consiga perfeccionarlo con estudios posteriores para su aplicación industrial.

Con el sistema en su estado parcial también se consiguió identificar tres tipos de descargas: parciales superficiales, parciales internas y tipo corona. Según explica el investigador, esto es importante porque abre una puerta para clasificar estas fallas con el sistema propuesto a partir de estudios futuros.

Mantenimiento sin desconectar

En Colombia el alto precio de las tecnologías de detección y diagnóstico de fallos impide que muchas distribuidoras de energía tengan acceso a estos sistemas, por lo que, hasta ahora, la solución en todo el país es la detección por medio de una medida directa como lo establece la norma IEC 60270. Este método requiere desconectar el equipo, lo que genera costos por interrupción del sistema eléctrico.

El sistema en el que trabaja el investigador Galindo puede resultar ventajoso porque no requiere desconectar el componente, por lo que además se ofrece alternativas en disminución de costos de diagnóstico y localización de un daño a tiempo, evitando que los transformadores tengan una falla funcional y disminuyendo drásticamente los costos de mantenimiento correctivo y reemplazo de componentes.

(Por: fin/ALP/MLA
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