Validación experimental de un modelo multifísico de difusión de Humedad- temperatura para estimación de la dinámica de humedad en el aislamiento Celulósico de los transformadores de potencia. (2019)
El aumento continuo de la demanda conlleva condiciones más exigentes para el transformador durante su funcionamiento, volviendo más importante garantizar entornos adecuados para la operación del mismo, con el fin de reducir el número de fallas y de las intervenciones y duración del mantenimiento. Esto implica un monitoreo continuo de su condición, en el caso de los transformadores sumergidos en aceite, es de gran importancia mantener el conocimiento de la cantidad de humedad que posee el aislamiento (aceite y celulosa), ya que ésta degrada las propiedades del mismo. Con el objetivo de monitorear de forma continua el comportamiento de la humedad en la celulosa, se ha desarrollado un modelo multifísico de humedad-temperatura que permite conocer estos dos parámetros sin involucrar mediciones o procedimientos que requieran la desconexión del equipo, sin embargo, este modelo no ha sido validado experimentalmente. En el presente proyecto, se implementó el modelo anterior con ayuda de los software Matlab® y COMSOL Multiphysics® para comparar sus resultados con los obtenidos por medio de un experimento. Para la ejecución de este experimento, se desarrolló una Planta de Emulación Térmica de Transformadores – PETT, que permitió reproducir los perfiles de temperatura presentes en un transformador en operación, facilitando a su vez la medición de la humedad contenida en muestras de papel Kraft que eran objeto del estudio. Como resultado se encontraron algunos errores entre el modelo y el experimento, debido algunas simplificaciones realizadas en la definición del modelo que pueden ser corregidas, para esto se proponen algunas mejoras que requieren estudios futuros. Como conclusiones, la PETT logró reproducir el comportamiento térmico de un transformador en servicio, facilitando la ejecución de las mediciones de humedad en el papel que permitieron encontrar falencias en el modelo que era validado, sin embargo, esto sirvió para elaborar propuestas encaminadas a mejorar su desempeño. Para estimar la humedad en el papel fue necesario desarrollar un método indirecto de medición a partir de la respuesta dieléctrica del papel, este demostró tener un buen desempeño al compararlo con el método de titulación por Karl Fisher. Paralelamente se desarrolló una herramienta de cálculo que permite estimar el grado de polimerización del papel, el cual es una indicación del envejecimiento que ha sufrido, a partir de su humedad y temperatura de operación, sin embargo al comparar el resultado obtenido con mediciones, se presenta un error que es derivado de la estimación de la humedad del modelo multifísico, ya que este último aún requiere mejoras.