Modelo dinámico y verificación sísmica de un transformador de medida tipo capacitivo

Abstract

Una de las etapas del proceso de verificación estructural de un equipo que forma parte de una subestación eléctrica consiste en la calificación sísmica del mismo, pudiendo realizarse siguiendo dos caminos posibles dependiendo de la norma que se desea cumplimentar: i ) ensayo en mesa vibratoria o ii ) verificación mediante simulaciones numéricas. En este artículo se desarrolla un modelo para estudiar las características dinámicas de un transformador eléctrico de medida de tipo capacitivo que consiste en una viga con masas concentradas y con una rigidez al giro de la base que representa la flexibilidad del sistema de anclaje. Para perfeccionar el modelo se agregó una calibración mediante un ensayo estático para representar adecuadamente las flexibilidades de las uniones abulonadas de la “viga” entre los aisladores. Se representa la estructura (el transformador) mediante un modelo simple pero ajustado a la realidad física. A partir del modelo físico se desarrolló el modelo matemático para ser usado en simulaciones numéricas de modo de captar las características dinámicas. Se utilizan varios modelos de masas concentradas de varios grados de libertad dinámicos con el propósito de representar el comportamiento dinámico de un transformador eléctrico de medida tipo capacitivo similar a los que utiliza la industria local; este tipo de transformadores tienen amplio campo de aplicación en centrales eléctricas convencionales y nucleares. Se presentan resultados correspondientes a modelos muy simples de propiedades uniformes distribuidas que, dadas las características de este tipo de transformadores (viga en voladizo), permiten estimar adecuadamente las frecuencias naturales de los transformadores cuando se hacen estudios preliminares. Analizando los resultados provistos por modelos simplificados se muestra la importancia de modelar correctamente: i ) la flexibilidad del anclaje al suelo y ii ) las flexibilidades debidas a las uniones abulonadas entre aisladores. Para validar el modelo usado se compararon las frecuencias naturales del mismo con las obtenidas en un ensayo de oscilaciones libres. Por último mediante una simulación numérica se sometió al modelo del transformador a un sismo de gran intensidad cuya zona de mayor energía se encuentra próxima a la primera frecuencia natural del transformador.