Aplicación de pruebas de dureza, SEM y XRD para el diagnóstico de fallas en transformadores de distribución

Hardness testing application, SEM and XRD for fault diagnosis distribution transformer

La aplicación de métodos no convencionales para el diagnóstico de fallas en la chapa de acero al silicio con la cual se fabrica el núcleo de los transformadores de distribución permite verificar el estado del material versus la condición de falla, utilizando caracterizaciones físicas donde se determina la dureza, la cantidad de inclusiones de óxidos que presentan las muestras mediante análisis de la microestructura y el tamaño de grano en escala nanométrica, utilizando difracción de rayos X. Estas técnicas relacionan las características micro estructurales con las propiedades mecánicas del material, sin embargo, es inédita su aplicación en el área eléctrica para estos equipos, dado que, los resultados obtenidos indican cambios importantes en la estructura microestructural del material, pero en los actuales momentos habría que establecer normas para la aplicación de estos métodos no convencionales con mayor frecuencia y obligatoriedad en forma complementaria, a las pruebas que tradicionalmente realizan las empresas que reparan o fabrican transformadores de distribución

1. Introducción

En la presente investigación se utilizaron restos de equipos fallados suministrados por la empresa colombiana FYR Ingenieros C.A, que se encarga de repararlos o fabricarlos. Las tablas 1 y 2 muestran cuarenta y siete (47) transformadores, de los cuales fueron seleccionados dieciséis (16) de acuerdo al tipo de falla, por una parte, y por la otra, por cuestiones de costos para algunas pruebas experimentales, además de uno (01) que sirve de referencia para la muestra patrón. A continuación, lo indicado:

En la misma se hace énfasis en la falla de mayor incidencia que es la debida al de arco eléctrico [1], dado que cuando se identifican los modos de falla por condiciones ambientales en los transformadores de distribución, determinando causas reales que originan los mismos, aplicando métodos no convencionales a los materiales de fabricación, se deben caracterizar condiciones físicas que estos presenten [2] realizando pruebas de dureza, SEM y XRD a fin de evaluar el estado de la chapa de acero al silicio de los transformadores de distribución, luego de presentar una falla, como una continuación de las investigaciones que se vienen desarrollando en el área desde el año 2011[3]. Durante el año 2015 se ha publicado un experimento para esta chapa de acero al silicio [4] que indica que el calentamiento rápido tiene un fuerte efecto sobre el comportamiento de recristalización en los aceros eléctricos no orientados, lo que facilita la optimización de la microestructura y la textura, especialmente en la estructura de grano sin perder las propiedades magnéticas [5].

2. Metodología

Al realizar estas pruebas a la chapa de acero al silicio se evaluaron los cambios que sufre el material que evidentemente tienen relación con el experimento anterior, porque orientan las investigaciones futuras a realizar tratamientos térmicos para mejorar el tamaño de grano teniendo cuidado con la presencia de óxidos tipo D tanto finos como gruesos, cuya influencia pudiera deberse a un cambio de fase. Los métodos no convencionales utilizados en la presente investigación se indican a continuación.