Modelación con el método elementos finitos de la Unión Fondo-Tanque y de la Unión Parte Viva-Tanque de un transformador monofásico tipo poste

Abstract

El análisis que se hizo en este proyecto fue para encontrar el factor de seguridad en los transformadores monofásicos tipo poste. Para esto analizamos los transformadores más pesados de todos para cada tipo de fondo con la carga más crítica que en algún momento dado pudiera llegar a presentarse. Esta carga crítica es una carga dinámica igual a dos veces el peso de la parte viva más la columna de aceite arriba de ésta. Aparte también se agregó la presión que ejerce el aceite sobre el fondo y sobre la pared del transformador. Analizando los resultados obtenidos por FEM concluimos lo siguiente: La presión aumenta grandemente en el fondo de 24 plg. con respecto a la presión que se presenta en los fondos de 14 y 18.75 plg. Esto se debe a que en el fondo de 24 plg. el área que soporta el peso de la parte viva es únicamente el área de los nervios. Entonces tal y como lo dice la ecuación 3.7, entre menor sea el área mayor es la presión ejercida sobre ésta. Esto ocasiona que los esfuerzos presentados sean mucho más grandes. Otra razón por la que los esfuerzos aumentan aún más es por la concentración de esfuerzos debido al cambio de geometría causado por los nervios. De hecho el lugar donde los esfuerzos son más grandes que en cualquier otra parte del fondo es donde terminan los nervios. La zona en donde se presentan más esfuerzos en la pared del cilindro es en la parte de arriba donde están soldadas las orejas. Y es aquí donde precisamente se presentan las grietas en los transformadores. Como podemos ver el porcentaje de peso que pueden soportar las orejas es mucho menor que el porcentaje de peso soportado por el fondo. Aquí podemos ver el porqué de la fractura en la zona de las orejas y no en el fondo. Como complemento se muestra en el anexo 1 O, 11 y 12 un reporte de falla en el tanque del transformador. En este reporte se hace un análisis químico del material de la pared del transformador y la conclusión final a la que se llegó en PROLEC es que el material usado había sido una acero AISI/SAE 1 006 y que por eso se presentó la fractura ya que este es un material más suave que el acero AISI/SAE 101 O que se debe usar. Al comparar el esfuerzo último de cedencia de ambos materiales nos dimos cuenta de que son casi iguales (ver tabla 5.1 ).