Un transformador de red de alta potencia ha fallado catastróficamente tras una sobretensión. La reconstrucción 3D del interior del tanque, mediante Industrial CT y ultrasonidos, reveló que las fuerzas electromagnéticas masivas desplazaron físicamente las bobinas de cobre. Este movimiento violento rompió el aislamiento de papel, provocando un cortocircuito interno y la explosión final del equipo.
Simulación Electromagnética y Fatiga del Cobre en ANSYS Maxwell ⚡
Utilizando ANSYS Maxwell, se modeló el campo magnético transitorio durante el cortocircuito. Los resultados muestran que las corrientes de falla generan fuerzas de Lorentz que superan los 500 kN sobre las bobinas exteriores. Estas fuerzas cíclicas, aunque breves, inducen un desplazamiento plástico en el cobre recocido. La fatiga del material se manifiesta en deformaciones permanentes que comprimen y desgarran el papel aislante Nomex, reduciendo su rigidez dieléctrica hasta el punto de ruptura.
Lecciones desde la Reconstrucción 3D del Fallo 🔍
La reconstrucción 3D con SolidWorks, a partir de los datos de CT, permitió visualizar el colapso axial de los devanados. El análisis revela que el diseño original subestimó la rigidez axial del conjunto, un error común en simulaciones de fatiga que ignoran la histéresis del cobre. Para futuros diseños, se recomienda integrar ANSYS Maxwell con modelos de fatiga por deformación cíclica, validando siempre con tomografía industrial para detectar microdesplazamientos antes de que el aislamiento falle.
Cómo afecta la redistribución de tensiones internas en los devanados desplazados a la vida útil a fatiga del cobre y el aislamiento tras un cortocircuito en un transformador de alta potencia reconstruido en 3D
(PD: La fatiga de materiales es como la tuya después de 10 horas de simulación.)