Cómo desarrollar proyectos de transformadores con simulación
Los ingenieros y diseñadores que trabajan en el sector de equipos industriales, buscan procesos cada vez más optimizados para desarrollar productos más eficientes y sostenibles. Esto incluye a los profesionales que trabajan en proyectos de transformadores. Para adaptarse a estas nuevas necesidades es necesario utilizar herramientas cada vez más avanzadas, capaces de modelizar fenómenos físicos más complejos en topologías geométricas, más detalladas y con un mayor nivel de precisión, lo que no es posible obtener con modelos analíticos.
En los últimos años, este cambio está provocando que las empresas que fabrican transformadores, inviertan en áreas de P&D o de ingeniería avanzada, para así poder trabajar con herramientas numéricas y proporcionar apoyo a los equipos de ingeniería.
Por otro lado, existen empresas que continúan basándose únicamente en ecuaciones analíticas, que proporcionan una respuesta rápida con una exactitud razonable de los resultados y un bajo esfuerzo computacional. Sin embargo, los resultados que se obtienen pueden no ser suficientes para el modelo de producción actual y los fabricantes pueden tener dificultades para seguir siendo competitivos en el mercado.
Con los cambios que se producen en el escenario mundial, es esencial desarrollar equipos más eficientes y con un mejor time-to-market. Conversa con un ingeniero especialista en simulación para equipos industriales y descubre cómo puedes mejorar tus diseños de transformadores.
Simulación y análisis estructural para el diseño de transformadores
El Método de los Elementos Finitos (MEF), especialmente en el ámbito del electromagnetismo aplicado a esta industria, viene aplicándose de forma generalizada. Algunos años atrás, las herramientas de MEF 2D proporcionaban resultados considerados aceptables y aún se utilizan como solución de bajo costo y de una precisión razonable. Sin embargo, algunos efectos importantes no pueden modelarse en 2D debido a la falta de condiciones de simetría.
En la actualidad, las herramientas de MEF 3D son la solución ideal para el modelado de:
- Pérdidas de temperatura en las partes estructurales internas y en el tanque. En consecuencia, la optimización de posibles blindajes magnéticos/electromagnéticos (Figuras 1 y 2).
- Campo eléctrico en las conexiones de alta tensión (Figura 3)
- Pérdidas en el núcleo considerando efectos tridimensionales como el step-lap
Figura 1 – Optimización de blindajes en el tanque
Figura 2 – Optimización del tanque del transformador se considerando la distribución de temperatura
Figura 3 – Análisis de campo eléctrico en conexiones de transformadores
Además del análisis 3D, también es importante mencionar que los modelos numéricos para el electromagnetismo están siempre en pleno desarrollo. Podemos citar los modelos de histéresis vectorial, que permiten una representación más precisa del comportamiento del material magnético del núcleo, además de permitir un cálculo más preciso de las pérdidas de este tipo, sobre todo de los transformadores trifásicos, en los que existe un campo magnético rotacional en los ángulos T.
Para conseguir que estas herramientas computacionales sean aún más aplicables a los cortos plazos de ingeniería, se están desarrollando métodos de programación paralelos, como por ejemplo el TDM (Time Decomposition Method), en el que grupos de intervalos de tiempo de simulaciones de transitorias magnéticas se resuelven en paralelo.
En general, se aprecia que las simulaciones electromagnéticas se están convirtiendo en una herramienta cada vez más importante en el desarrollo del diseño de transformadores, ya que permiten obtener respuestas importantes que no serían posibles de obtener con ecuaciones analíticas.
En este sentido, la búsqueda por métodos que optimicen el esfuerzo y el tiempo computacional contribuyen a la expansión de estas herramientas como alternativas viables en la fase de diseño. Para garantizar que ingenieros y diseñadores puedan alcanzar todo el potencial de la simulación, el Instituto ESSS ofrece cursos y entrenamientos, incluyendo el curso de simulación estructural utilizando Ansys.
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ESSS es una empresa especializada en simulación computacional y cuenta con soluciones específicas para el desarrollo de equipos industriales. Además de ofrecer los softwares más utilizados en el mercado a nivel mundial, cuenta con equipos de soporte técnico capacitados para asistir durante todo el proceso, desde la elección de las herramientas, hasta su implementación y uso. Conversa con un ingeniero especialista y descubre cómo utilizar la simulación computacional avanzada en el diseño de tus transformadores.
